不同地质情况下压力分散型锚索加固工程基本试验分析

陈魏蔚

(中铁十九局集团矿业投资有限公司,北京 100000)

不同地质情况下压力分散型锚索加固工程基本试验分析

陈魏蔚

(中铁十九局集团矿业投资有限公司,北京 100000)

本文结合新疆蒙库铁矿巷道洞口边坡项目现场施工,通过对预应力锚索基本试验总结,分析了压力分散型锚索在不同地质情况下的粘结强度和安全系数。

锚固工程 压力分散型锚索 粘结强度 安全系数 荷载级数

蒙库铁矿位于新疆阿拉泰地区东部,施工主要以巷道开挖工程为主,洞口外边坡最高为46.4米,地质多为松散的弱风化岩层,节理裂隙发育,地下水发育,边坡稳定性差,不同程度的存在软弱的夹层,边坡防护主要采用压力分散型锚索,在国内尚属一种新型的边坡加固工程,下面就蒙库铁矿巷道洞口外高边坡不同地质情况下压力分散型锚索工程基本试验做一分析,给以后工程设计提供参数。

1 基本理论

抗拔试验取各试验孔的破坏荷载的95%为极限荷载,按照以下公式计算锚固体与岩土之间的粘结强度值Γ:

Γ＝RU/pDL0试

RU＝P´95%

Γ:锚固体与岩土体之间的粘结强度;

D:锚孔直径,

L0试:试验孔锚固段长度;

RU:极限荷载,取试验孔破坏荷载的95%;

P:试验孔破坏荷载,由抗拔力试验取得;

相应部位工程孔锚固体安全系数K0值,由下式确定:

K0=pD L0Γ/Nt

将Γ＝RU/pDL0试代入上式,得

K0=L0RU/NtL0试

L0:工程孔锚固段长度,

Nt:锚索设计荷载。

2 实例分析

2.1 工程介绍

洞口外有三处边坡为不同地质,其地质情况如下。

边坡一、锚固段为强风化花岗岩。边坡二、锚固段为破碎强风化花岗岩,并且富含水体。

边坡三、锚固段为粘性土。

压力分散型锚索由三个单元组成,每个单元由两根无粘结钢绞线内锚于钢质承载体组成,工程孔锚固段为12m,孔径为130mm,设计拉力为700KN,注浆体为纯水泥浆,实验孔锚固段分别为8m,6m,4m组成。

2.3 试验结果分析

根据现场循环加载试验,得出不同地质情况下的粘结强度和安全系数,(表2)列出其中三个孔在不同地质情况下试验结果。

从(表2)试验结果表明,锚固段富含水体时或为粘性土不能满足设计要求,在工程中通过对基本试验数据分析,及时通过设计单位对其参数进行调整,在山坡二采取二次劈裂注浆,并增设排水平孔。山坡三采取降低锚固力措施,增加锚索个数,提高整体锚固力。

3 结语

预应力锚索施工中,由于设计阶段不能完全掌握地质情况,因此强调动态设计。特别锚孔中富含水体或锚固段为粘性土大大降低了粘结强度和安全系数。通过基本试验了解地质情况,及时调整设计参数,改变设计方案,确保在锚索施工中发生不必要的损失。因此说预应力锚索施工中,基本试验极为重要,它是保证高边坡稳定进行动态设计的基础。压力分散型预应力锚索高边坡防护工程属于隐蔽性强的施工作业,其施工工艺复杂技术难度大。因此,只有精心组织,规范施工,才能确保巷道工程质量,改善边坡的失稳状态,促使边坡稳定,实现矿山巷道作业安全。

[1]陈新松,赵乐刚.边坡锚固工程施工工艺简介.西部探矿工程,2004(12).

[2]中冶集团建筑设计总院.岩土锚杆(索)技术规程.

[3]锚杆喷射混凝土支护技术规范.GB50086-2001.

[4]建筑边坡工程技术规程.GB50330-2002.

[5]苏自约,陈谦,徐祯祥,刘璇.锚固技术在岩土工程中的应用.人民交通出版社,2006.

2.2 试验方法

(1)首先把所有的锚筋一起拉至A×fptk的0.1～0.2倍(A为锚筋的截面积,fptk为锚筋承载力标准值),使锚筋拉直,然后松开;随后再采用循环加荷,每级加荷增量宜取A×fptk的1/10倍。

初始荷载为0.1×A×fptk+差异荷载。(2)锚索加荷等级与观测时间见表1。(3)在每级加荷等级观测时间内,测读锚头位移3次。(4)在每级加荷等级观测时间内,锚头位移量不大于0.1时,可施加下一级荷载;否则需延长观测时间,直至锚头位移增量2.0h小于2.0时,方可施加下一级荷载。

锚索试验中出现下列情况之一时可视为破坏,应终止加载:

(1)锚头位移不收敛,锚固体从岩土层中拔出或锚索从锚固体中拔出;(2)锚头总位移量超过设计允许位移值;(3)后一级荷载产生的锚头位移增量超过前一级荷载产生位移增量的2倍;(4)锚索材料拉断。

表1 锚索基本试验加荷等级与观测时间

表2 基本实验结果汇总表