岩土锚固技术的发展与存在的问题

臧金龙

【摘要】岩土锚固是岩土工程中的一个重要构成部分。笔者试从目前国内外锚固技术的发展情况和其应用方向，叙述锚固技术发展过程中面临中的种种问题，为岩土锚固技术未来的发展提供相关意见。

【关键词】锚固技术；锚杆；研究；问题

1 引言

锚固技术是岩土工程建设中极其重要的一个技术，近年来随着社会经济高的发展，科学技术的进步，该技术也有了进一步的发展，其运用前景十分可观。锚固技术能够迅速发展的原因就在于它可以全面地实现岩土材料本身的功效，尽可能地发挥岩土介质的硬度，同时有效强化岩土体的承重和稳定作用，将结构物与岩土体二者牢牢地固定在一块，从而保证了岩土工程的质量和施工者安全。自上世紀20年代第一次使用钢筋加固岩层以后，该技术就呈现快速发展之态势，尤其是上世纪802年代以来，在计算机诞生以后，运用计算机进行模拟计算，有效地促进了岩体锚杆加固机理的相关探究。不过因为岩土介质自身额特点，其复杂多样性造成目前研究还面临种种不足，其设计理论、计算方法还有待改进。所以实际上其理论研究已经更不上工程实践的脚步了。

2 岩土锚固技术的研究现状及其应用方向

2.1 国外锚固技术的发展情况

从18世纪90年代，在北威尔士的煤矿中，率先使用了钢筋来加固岩层开始，到上世纪80年代为止，随着技术的革新，使得锚杆的承载力最大达到了16500KN，再到近些年来，国外的岩土锚固技术各方面都有了长远的进步。

当前学界和工程业中对于岩土锚固技术理论相关研究可分成两个部分：一是将锚固体当成研究对象，探讨锚固体和岩土体的力的相互作用；其次是将岩土体当作研究对象，探讨锚固体对加固体所起的的力学效果。国外学者长期以来都专注于对锚杆试验的探究，概述如下：

鲁特邹和贾居里在1967年时进行了关于钢筋在混凝土中的滑移性质的相关探讨[1]。

法玛尔在他的1975年论文中着重研究了腊八荷载作用下锚杆的粘结力，他通过相关试验的探究得出结论，认为粘结力从荷载作用点到锚杆里端是按照指数形式不断减少的，从而为近代的锚杆的受力特性研究确立了学术技术。

司邦等人在1990年发表的论文中，展示了他根据相关试验结果，得出额结果是，锚杆倾角与其所加固节理面的抗剪强度有关。

籍里柯等人在2002年发表的论文中对全长粘结式锚杆的锚固力受锚杆长度、直径等其他因素的影响关系实施了相关试验，得到的结论是改变以上相关因素的数值的确会加大锚固力，但存在一个峰值，也就是不能大于锚杆材料自身的抗拉强度[2]。

2.2 我国岩土锚固技术的情况

因为民国政府的腐败，我国直到1949年新中国成立后才开始运用岩石锚杆技术，那是主要应用的方向是矿山支护。到了60年代开始，才进一步发展该项技术，开始使用普通砂浆锚杆和喷射混凝土支护。同一时期，在梅山水库中的加固工程里还使用了预应力锚索。到了70年代开始，技术的进步已经使施工队能够在深基坑的支护工程里使用土层锚杆，作用是维护基坑工程的稳定性。随着社会经济的发展以及科学水平的提高，到了1996年时，在全国大中小煤矿中，锚杆支护的使用率占到总体的百分之30左右。进入新世纪以来，国内的岩土锚固工程规模扩大的很快，相应额技术发展也得到了提高，预应力锚索的荷载力足够达到3000KN，从而实现工程的系统加固以及局部加固。

2.3 岩土锚固技术的应用方向

岩土锚固在几十年来的发展以后，该项技术已经能够熟练地应用于岩土工程的各个方向，主要表现在下列主要工程：

一是边坡稳定工程。像是高山岩石或者是岩土加固、挡土墙加固、斜边稳定等工程。

二是隧道以及地下的支护工程。像是铁路、公路、地下管道以及隧道加固等工程。

三是深基坑的支护工程。像是基坑开挖时的护壁工程、地下室的护壁工程等。

四是阻止倾覆的结构工程。像是避免高塔以及高架桥的倒塌等工程。

此外锚固技术还运用在像是加压装置、冲击区的抵抗浮力和防护等工程[3]。

3 锚固技术当前研究中面临的问题

根据前人学者的研究我们可以得知：首先对锚固结构的荷载力其作用的方面有锚杆形态、锚杆直径、锚杆长度以及锚杆杆体强度以及岩石强度等。其次锚杆的剪应力是从随着锚杆的长度不均匀的分布在上面，该力是垂直纵向数值先加大后变小，最后直到零单峰形式。第三锚杆对于含有裂缝的岩体加固作用明显，在锚固角数值变大后，其弹性模量与抗拉强度先上升接着下降[4]。

从锚固技术的诞生直到现在，国内外关于这项技术已经有了许多的相关著作和论文研究，不过其中大多数的研究都是从锚固结构的静力分析这个角度出发，目前来看，还没有研究对边坡锚固结构的地震动力作用机制进行探讨。不过还是有些许学者注意到了锚杆在爆破方面的相关应用，并做了论文研究，例如单仁亮在2011年发表的论文中，通过实验表明，爆炸会造成锚杆大约五秒的震动，之后锚杆存在变形，这是关于锚杆在短时间、单项作用方面的相关探讨。笔者在对各大数据库进行搜索后，暂时没有找到有相关文章对锚固结构在地震动力相互作用机制进行研究，所以可以推断目前关于这个问题，还属于理论研究的学术空白部分。

4 关于目前锚固技术发展的意见

我国属于山区地震频发的国家，因为地缘广阔，地形多变，所以许多的道路、水利工程都得被迫建立在山区，将出现许多关于高烈度地区的高坡边坡的工程，因此为了确保这些工程的顺利完工，提高工程质量，保证施工人员的安全，学界对于锚固结构在地震等动力方面的研究应该投入更多的精力，从而为中国甚至是世界上的高陡边坡加固工程提供相关的设计理论和技术革新，从而促进当地经济的发展，降低地震对于人类的危害。

【参考文献】

[1]周健茹；陈亚楠；李林子；郭方方.岩土锚固工程技术的发展和存在的问题[J].现代装饰（电子版），2011（08）：47.

[2] 冯小平；陈兰萍；潘建红.现阶段岩土锚固工程技术的发展与常见问题探讨[J].经营管理者，2011：142.

[3] 张海珠；崔雪；赵媛.我国岩土预应力锚索加固技术的发展与存在的问题[J].江西建材（电子版），2013（19）：256.

[4] 李爱华，黄迎.加锚结构面剪切特性及锚固岩体综合力学模型研究[J].科技信息，2011（27）：332.