岩土锚杆（索）的类型工作特性及适用条件课件

岩土锚杆（索）的 类型、工作特性及适用条件,中冶集团建筑研究总院 程良奎,目录,1、预应力与非预应力锚杆 2、拉力型与压力型锚杆 3、荷载集中型与荷载分散型锚杆 4、机械固定型锚杆与胶结材料固定型锚杆 5、可重复高压灌浆型锚杆 6、扩体型锚杆 7、全长摩擦型锚杆 8、无锚头型预应力锚杆 9、中空注浆锚杆 10、纤维增强塑料锚杆,1、预应力锚杆与非预应力锚杆,预应力锚杆与非预应力锚杆结构构造比较 （a）预应力锚杆 (anchor) （b）非预应力锚杆(bolt),预应力锚杆与非预应力锚杆受力特性比较,预应力锚杆与非预应力锚杆的比较,3、荷载集中型与荷载分散型(SBMA)锚杆,荷载集中型,荷载分散型,荷载分散型锚杆承载体的构造,荷载集中型与荷载分散型锚杆工作特性比较,荷载集中型锚杆粘结应力分布特征,单孔复合锚固； 荷载分散； 灌浆体由受拉变为受压。,压力分散型结构构造图,压力分散型锚杆(单孔复合锚固）粘结应力分布特征,拉力集中型,压力分散型,简单防腐 灌浆体受拉易开裂,多层防腐 灌浆体受压不易开裂,压力分散型锚固的耐久性显著提高,4、机械固定型和胶结固定型锚杆,传统的机械固定型锚杆结构,楔缝式锚杆,涨壳式锚杆,南非贝尔公司 涨壳锚杆,法国生产的 涨壳锚杆,机械固定型锚杆特性,及时提供支护抗力或预加预应力； 会在岩层中产生大的应力，对岩层强度要求较高； 通常无防腐措施，使用寿命有限； 加工工艺复杂，成本高于粘结型锚杆； 对钻机直径、深度控制要求较严。,胶结料固定型锚杆,非成卷式水泥浆固定 快硬水泥卷固定 树脂卷固定,(a)树脂固定的张拉锚杆 (b)全长用速凝和缓凝树脂的张拉锚杆 (c)全长用树脂锚固的非张拉锚杆,用速凝（黑色）和缓凝（带点色）树脂固定的岩石锚杆,(a)用塑料袋包装； (b)用玻璃管包装； 1固化剂加填料；2玻璃管； 3不饱和聚酯树脂；4堵头； 5聚乙烯袋；6玻璃管；7硬塑料盖。,树脂锚杆用的树脂卷,机械固定与胶结料固定相结合的锚杆,涨壳式中空灌浆锚杆,美国威廉姆斯(williams)生产的涨壳式锚杆结构,威廉姆斯岩石锚杆注浆浆液流动图,杭州图强公司生产的涨壳式中空锚杆结构,涨壳式中空锚杆作用于岩石时能形成压应力区,不同类型低预应力锚杆的性能比较,不同类型低预应力锚杆工作时形成的剪力锥,5、可重复高压灌浆型锚杆,锚杆结构图,注浆套管工作原理,密封性 均匀性 重复性,预埋二次劈裂灌浆管,密封装置,重复高压灌浆型锚固技术的优越性,抗拔力提高 60120% ； 蠕变量减小 1/22/3 ； 节约造价 1/3 左右。,一次常压灌浆体与二次 高压灌浆体的比较,上海太平洋饭店软土基坑锚固工程 (1986),天津百货大楼软土基坑工程 (-13.5 m)最大位移量仅 5 cm(1994),6、扩体型锚杆,锚杆荷载传递方式的比较 (a)摩擦型 (b)摩擦支承复合型,（1）底端扩体型锚杆,爆炸成型的底端扩体锚杆,用旋转叶片形成的扩体锚杆 固定地层 砂 固定长度：610m 极限承载力 9001400 kN 比=12cm的圆柱体锚固体承载力提高23倍。,（2）多段扩体型锚杆,扩体型锚杆承载力计算,砂性土,黏性土,7.全长摩擦型锚杆,（1）缝管锚杆,缝管锚杆结构构造： 1开缝钢管；2挡环；3托板,缝管锚杆外形,缝管锚杆的工作特性,使围岩处于三维压缩状态（三向预应力） 立即提供支护抗力； 锚固力随时间而增加； 围岩位移后锚杆仍能保持较高的承载力。,围岩处于三维压缩状态,岩石移动使锚杆 进一步锁紧岩石,1杆体和托板作用在岩石上的力； 2岩石；3托板；4挡环,锚杆锚固力随时间而增长的曲线 1黑色页岩；2锰矿体； 3绿泥岩,缝管锚杆的锚固力与拔出量的关系 1砂岩；2锰矿体；3绿泥岩,缝管锚杆适用范围,软弱岩层 受爆破震动影响的矿山隧道 高应力岩爆地层,（2）水胀式锚杆(swellex bolt),水胀式锚杆,机械整形 41mm 28mm,工作特性：与缝管锚杆相似,适用范围： 软岩支护 强岩爆区段支护 初期支护,8、无锚头型锚杆,当由于某些原因，在对预应力锚杆进行张拉后，不容许锚头外露于结构物表面。 可采用在结构物表面安设临时的可拆除传力墩座，并在与结构物表面相邻的钻孔灌注水泥浆形成上粘结段。并在上粘结段具有与临时传力墩座具有相同锁定力时，即拆除锚墩。这就是无锚头型锚杆。,无锚头预应力锚杆的构造 (a)在临时锚墩上对杆体张拉 (b)拆除临时锚头及锚墩后的锚杆剖面图,荷载从锚杆传递到结构物的方法 (a)常规方法传递；(b)通过凹槽内的锚头传递； (c)通过上（第二）粘结段传递,（1）叶尼塞河sayane-shushensh Hps消力池底板的预应力锚固,消力池表面粘结锚固的最终的结构型式质量检验： 锚杆拉力值为1021kN，一年后测定的拉力损失为20 使用几年后，洪水未对消力池表面产生任何影响,（2）莫斯科运河船闸闸墙的无锚头型锚固,莫斯科运河老钢筋混凝土船闸的修补,船闸闸墙的张拉,9 中空注浆锚杆（系列）,（ 1 ） 特点： 杆体为表面带有标准联结螺纹的中空杆体，可采用连接套接长，在狭小空间可施工大于10m长的锚杆； 注浆时浆液由中空杆体底端流向孔口，止浆塞与托板能有效阻止外溢，可保证杆体与孔壁间注浆饱满，使锚杆伸入的岩体范围得到有效加固； 通过连接套与对中环，使杆体居中，杆体被均匀的砂浆保护层包裹，显著提高了耐久性； 必要时，可通过自由段的隔离措施，对锚杆施加预应力。,（2）类型,1）普通中空注浆锚杆,适用于各类隧道与洞室工程，特别是隧道与洞室的顶部。,2）自钻式中空注浆锚杆,钻杆即为锚杆杆体，在难以成孔的困难复杂岩层中应用具有独特优势。,3）涨壳式中空锚杆,Williams公司的涨壳式中空锚杆的细部构造及工作原理 (a)细部构造； (b)涨壳工作时形成的抗力,10、纤维增强塑料锚杆,纤维增强塑料是一种以合成树脂为粘结 剂、复合纤维为增强材料制成的复合材料。,纤维增强锚杆的优点： 防腐蚀，耐久性好； 绝缘，防静电； 抗拉和粘结强度高； 重量轻，同等规格的杆体约为钢材的1/4； 易于切割,其相对密度为1.82.1 抗拉强度高达 600700 Mpa,纤维增