摘要：預(yù)應(yīng)力錨索以獨(dú)特的效應(yīng)、簡便的工藝和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在巖體、壩基、邊坡、地下洞室等巖土工程領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。錨索結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的隱蔽性和較高的預(yù)應(yīng)力，并且一般用于安全等級要求較高的工程。由于周邊潮濕的巖土環(huán)境，可能存在的侵蝕性介質(zhì)和雜散電流等復(fù)雜因素的作用，錨索防護(hù)體系在長期使用下會逐漸老化，損傷甚至破壞，再加上錨索自身防護(hù)系統(tǒng)不完善等因素，導(dǎo)致錨索耐久性不足的現(xiàn)象時有發(fā)生，由此給工程帶來安全隱患。

我國水利水電工程中，錨索應(yīng)用的數(shù)量極大，近年來在建的工程耗資均在億元左右。對國內(nèi)運(yùn)行10 a 以上錨固工程資料統(tǒng)計顯示，絕大多數(shù)錨索均采用全長黏結(jié)結(jié)構(gòu)，其中拉力集中全長黏結(jié)型錨索應(yīng)用尤為普遍。這些被用作永久支護(hù)的錨索的使用壽命究竟有多長，在惡劣巖土地質(zhì)環(huán)境中，是否會成為工程中的“定時炸彈”，使工程毀于一旦，這些問題近年來受到越來越多的關(guān)注。

我國對巖土錨固工程的安全性與耐久性問題的研究尚在起步階段。目前常用的耐久性研究手段主要有：現(xiàn)場調(diào)研、錨固失效案例歸納概述、室內(nèi)相似試驗(yàn)、數(shù)值分析試驗(yàn)和錨桿現(xiàn)場開挖試驗(yàn)等。這些研究成果為后續(xù)的工作奠定了基礎(chǔ)。然而，這些研究手段均無法直接、真實(shí)地反映預(yù)應(yīng)力錨索在巖土體中深埋、隱蔽的長期運(yùn)行工程特征。

1錨桿（索）腐蝕狀況研究與檢測

首先現(xiàn)場調(diào)研錨桿（索）腐蝕形貌特征描述，包括：顏色、分布以及是否有剝離等。其次取樣錨桿索的表面腐蝕狀況（表面腐蝕率、失重率）；再次取樣樣品表層下不同深度層的腐蝕狀況（不同表層深度的面腐蝕率、腐蝕深度、有效截面積等），最后取樣錨索的失效分析（金相組織分析、表面腐蝕形態(tài)分析、斷口形態(tài)分析、失效力學(xué)機(jī)制分析、失效原因追蹤）

對腐蝕產(chǎn)物及周邊介質(zhì)水中有害物質(zhì)的檢測，檢測錨桿索工作周邊現(xiàn)場介質(zhì)水中的有害物質(zhì)；檢測室內(nèi)高強(qiáng)度腐蝕試驗(yàn)中錨桿索樣品周邊介質(zhì)溶液中的離子濃度變化（主要包括CL-＼S2-＼ SO42-的變化情況，檢測方法采用產(chǎn)生對應(yīng)離子沉淀物的方法）。

2錨桿索室內(nèi)耐蝕性試驗(yàn)

參照錦屏一級現(xiàn)場地下水離子濃度，模擬混凝土孔隙液中Cl-、SO42-離子對裸表面錨桿索初期及已銹蝕地錨桿索電化學(xué)行為的影響。檢測內(nèi)容包括：預(yù)應(yīng)力損失、鋼絞線形貌特征變化、鋼絞線直徑損失變化）

錨桿索室內(nèi)多因素影響腐蝕試驗(yàn)研究可在高強(qiáng)度應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)，可分為加速腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容包括三個部分：

A、當(dāng)腐蝕試驗(yàn)環(huán)境一定時：

相同CL-離子濃度，發(fā)生應(yīng)力腐蝕的預(yù)應(yīng)力閥值；CL離子采用工業(yè)用Nacl配置，預(yù)應(yīng)力分別比較、10t、15t、20t、25t、30t、35t、40t、45t；檢測內(nèi)容包括：預(yù)應(yīng)力損失、形貌特征變化觀測、失效分析）

B、當(dāng)預(yù)應(yīng)力一定時：

分別改變PH值、Cl-、SO42-離子濃度等指標(biāo)等影響指標(biāo)，試驗(yàn)安排采用正交分析，考慮在不同影響指標(biāo)下腐蝕量和腐蝕速度的變化，比較各影響指標(biāo)對耐久性的影響程度。

離子配置濃度范圍：（參照國內(nèi)外巖土規(guī)范）

PH值PH>6，PH<6

氯化物（10-6） 50

可溶硫酸鹽（10-6）2001 000

C、嘗試建立水位變幅影響試驗(yàn)箱，模擬電站庫區(qū)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時水位的變幅，考慮當(dāng)預(yù)應(yīng)力、地下水腐蝕性、溫度一定時，水位變幅對腐蝕演化以及耐久性的影響。

4已銹蝕錨桿索室內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

取已銹蝕錨桿索樣品以及加速腐蝕試驗(yàn)各階段的樣品，進(jìn)行室內(nèi)電鏡掃描試驗(yàn)和金相分析，整理試驗(yàn)成果，從宏觀和微觀兩個方面歸納分析錨桿索的腐蝕演化機(jī)理。已銹蝕錨桿索室內(nèi)力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)可從以下幾個方面進(jìn)行：

1）不同年份已銹蝕錨索（桿）樣品的力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)；

2）開展室內(nèi)腐蝕錨固體抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，分別比較當(dāng)腐蝕環(huán)境一定時，不同損傷位置、不同損傷程度影響下的單錨索力學(xué)強(qiáng)度變化；

3）綜合腐蝕量、腐蝕速度的試驗(yàn)成果，建立腐蝕量、腐蝕速度與力學(xué)強(qiáng)度變化的函數(shù)關(guān)系，提出考慮腐蝕影響的力學(xué)強(qiáng)度本構(gòu)模型；

對錨桿索耐久性檢測方法有如下幾種，a預(yù)應(yīng)力錨索銹蝕機(jī)理有電化學(xué)銹蝕、應(yīng)力銹蝕、氫脆、雜散電流銹蝕及其他諸如化學(xué)、生物、晶間、雜物銹蝕破壞機(jī)理。導(dǎo)致錨索銹蝕的主要因素有外界環(huán)境、錨索組成材料和類型、以及施工質(zhì)量、材料疲勞等。 b預(yù)應(yīng)力錨索銹蝕損傷形態(tài)主要有均勻銹蝕、點(diǎn)蝕、局部溶出、晶間銹蝕、破裂，是錨索在不同銹蝕因素作用下的結(jié)果。在錨固段，銹蝕使錨索與注漿體粘結(jié)強(qiáng)度降低；在自由段，銹蝕使鋼絞線塑性應(yīng)變變差，伸長率減小，名義屈服強(qiáng)度、名義極限強(qiáng)度、及名義彈性模量均隨銹蝕量增大下降很快。 c針對預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)，提出通過無損檢測預(yù)應(yīng)力錨索防護(hù)體系的完整性，來間接反映錨索的銹蝕情況。d運(yùn)用歐姆定律檢測錨索結(jié)構(gòu)防護(hù)體系的電阻值來表征防護(hù)體系的完整性。光滑套管及波紋管為絕緣材料，在其完好時測得的電阻值將很大，出現(xiàn)破裂時電流將穿過破裂處，電阻值會明顯的變小。 e在實(shí)際工程中，檢測防護(hù)體系完整性的方法有單錨頭檢測法、移動式檢測法和圍繞式檢測法。

5結(jié)論

1）對現(xiàn)場調(diào)研中所采用的環(huán)境檢測、無損檢測儀器的方法步驟進(jìn)行整理，提出現(xiàn)場檢測中存在的問題和完善的措施；提出錨索耐久性定性評價方法

2）探討錨索外錨頭部位，包括夾片、墊板以及殘余預(yù)應(yīng)力的一次性檢測方法。

3）與相關(guān)邊坡加固單位合作，通過現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證是否可以通過拉拔試驗(yàn)結(jié)果，反映錨索鋼絞線以及孔內(nèi)特征的變化。

作者：楊潔 女 助工 1984年2月

工作單位：中國水利水電第四工程局有限公司

專業(yè)：水利水電工程

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