一、概述
岩土工程的研究对象是复杂地质体,在漫长的地质年代里,由于地质构造运动、自然风化和人类活动等作用,形成了大量诸如断层、层理、节理、软弱夹层、溶沟、溶槽等地质缺陷。在一定的时间和条件下,岩土体可能处于相对稳定的平衡状态;若条件改变,原有的平衡状态就可能遭到破坏,如在岩土工程开挖与施工过程中,其原有应力场重新分布,从而导致岩土体发生变形,进而产生坍落、塌陷、岩崩、滑坡及地面沉降等地质灾害。
为预防和治理此类灾害,工程上常将一种受拉杆件埋入岩土体,用以调动和提高岩土体的自身强度和自稳能力,这种受拉杆件称为锚杆或锚索(以下统称为锚杆),其所起的作用即为锚固。运用数学、力学和工程材料等科学知识解决岩土工程中的锚固设计、计算、施工和监测等方面问题的技术和工艺称为锚固工程。
二、锚杆类型
边坡工程中使用的锚杆是一种安设在岩土层深处的受拉杆件,其一端与工程构筑物相连,另一端锚固在岩土层中,必要时需对其施加预应力,以承受岩土压力、水压力或风荷载等所产生的拉力,再将拉力传递到深部稳定岩土层中,达到有效承受结构荷载及防止边坡变形失稳的目的。
预应力是人为对锚杆施加的张应力,从而对边坡施加主动压力。因此,预应力锚杆不同于非预应力锚杆,后者只有当岩土体产生变形时才承受张力,且张力随位移增大而增大,故这种张力主要只对变形体起悬吊作用。所以,预应力锚杆属于主动加固措施,而非预应力锚杆属于被动加固措施。在边坡锚固工程中,前者比后者应用更为广泛。
工程上常按以下方法分类:
(1) 按应用对象划分,包括岩石锚杆、土层锚杆;
(2) 按是否预先施加应力划分,包括预应力锚杆、非预应力锚杆;
(3) 按锚固机理划分,包括黏结式锚杆(水泥砂浆锚杆、树脂锚杆)、摩擦式锚杆(缝管式、水胀式及楔缝式锚杆)、端头锚固式(机械式)锚杆和混合式锚杆;
(4) 按锚固体传力方式及荷载分布条件划分,包括压力型锚杆、拉力型锚杆、压力分散型锚杆和拉力分散型锚杆;
(5) 按锚固部分大小划分,包括全长锚固式锚杆和端部锚固式锚杆;
(6) 按锚固体形态划分,包括圆柱型锚杆、端部扩大型锚杆和连续球型锚杆。
圆柱型锚杆
结构简单、制造安装方便,黏结材料通常为水泥砂浆,适用于黏性土、砂土、粉砂土等相对密度较大且含水量较小、抗剪强度相对较高的土层或设计承载力较低的岩层。