岩土工程边坡治理技术研究

摘要：本文针对边坡治理工程，在介绍锚固技术基本作用机理的主要形式的基础上，对其在边坡治理中的应用进行深入分析，并提出可能对锚固效果造成影响的因素，旨在为实际的边坡治理施工提供技术参考。

关键词：边坡治理；岩土锚固

近年来，在岩土工程领域中，岩土锚固为重要分支，岩土锚固的主要技术措施是锚喷支护，能在对岩土体进行整治或改造过程中，对岩土体自身稳定性进行有效控制，同时，还能使岩土体具有一定服务功能。随着我国工程建设日益发展，作为重要支护技术类型的岩土锚固，同样得到了很快的发展，在很多工程领域都得到了应用，收获了良好的效果。

1锚固技术概述

1.1作用机理。锚固技术是指借助锚杆或锚索和岩体之间密贴形成一定摩阻力，用于阻挡岩块不断向下滑动，借助锚杆或锚索使软弱的结构面被切割成若干板状岩体，进而形成稳定且安全的结合体。锚固原理为由设置锚杆后地层产生的抗剪强度对结构物自身拉力进行传递，同时，也能保证地层开挖面始终处于稳定状态。通过对锚固技术的合理应用，能使边坡保持稳定，主要体现在下列两个方面：其一，通过对锚杆及锚索的设置，能有效减小下滑力；其二，通过对锚杆及锚索的设置，能使潜在滑动面产生一定法向力，增加滑动摩阻力。在岩土体中按照一定密度与长度设置锚杆或锚索后，在与土体的协同作用情况下，能有效弥补强度不足。在锚杆或锚索形成复合体后，能主动制约和避免岩土体发生破坏，除了能弥补岩土体自身抗拉与抗剪强度相对较低的问题，还能增加岩土体自身刚度，并且能充分发挥出岩土体强度，使边坡变形及破坏均得到有效的改变，进而从整体上增加岩土体的稳定性。1.2锚固力。针对锚固力，在相关技术规范中，将其定义成锚杆和地层之间的约束力，地层受锚杆的力可分成两个方向，即径向与切向，其中，径向的锚固力主要包括托锚力与黏锚力。对于托锚力，是指托板产生的挤压力，其大小主要由预应力与锚杆实际工作状态决定，在对锚杆进行拉拔试验的过程中，其最大拉拔力即为最大托锚力。而黏锚力是指地层深、浅处存在变形差异，采用黏结剂后产生的黏结力，属于剪切作用力范畴，在反作用力为锚杆轴力。针对抗拔力，锚杆作为一种受拉杆件，它可以承受的拉力，主要由以下两个方面决定：其一，预应力筋自身截面积与抗拉强度；其二，锚固体自身抗拔力。因抗拔力在之前很难准确得出，因为它和锚固体的传力方式、几何形状，以及与周边地层之间的黏结摩擦力和上覆层实际厚度等都有一定关系，所以抗拔力会对锚杆自身承载力造成很大的影响，是设计与施工中必须充分考虑的因素。1.3锚固主要作用形式。完成锚固施工后，岩土体完成塑性变形以后，锚杆作用将显著增强，实现对岩土体自身变形及破坏的有效改善。锚固中，锚杆或锚索主要发挥以下四个方面的作用：第一，能对岩土体进行约束，使其形成整体；第二，抵抗外部荷载，并承担岩土体自身重量与产生的应力。如果岩土体开裂，则锚杆或锚索将发挥出明显的分担作用，产生复合应力，使胶结材料发生碎裂。另外，锚索的屈服还能延缓岩土体变形，防止岩土体在相对较短的时间内产生整体破坏，引起大规模滑坡灾害；第三，在相同荷载条件下发生应力传递和扩散，相比之下，锚固岩土体自身应变水平较低，能有效延缓开裂的产生与发展；第四，能对坡面发生的变形予以有效约束。通过钢筋网的布设与混凝土喷射，能起到良好保护作用，使岩土体保持稳定，提高强度，避免被水流严重冲刷，同时还能遏制风化，发挥出良好的约束作用效果。1.4预应力锚固。预应力锚固是指采用特殊技术手段使钢绞线变为始终处在高应力状态的受拉结构，把稳定的岩层和滑动的岩土层相串联，增强岩土层自身抗滑力与抗倾覆能力，确保边坡保持稳定。这项技术不仅安全可靠，而且成本较低，工期不长，在很多工程领域得到了应用。通过对锚索自身受力过程的深入研究，能为施工提供合理化指导，这对提高这项技术的理论与实际操作水平有重要作用和意义。对于预应力锚索，它主要由三个部分组成，分别为内外锚头与锚索体。其中，内锚头处在稳定岩体中，利用水泥砂浆和岩体之间相连，由此产生锚固力；锚索体通常采用钢绞线制成；外锚头采用锚具与夹具两部分组成，设置外锚头后，能为岩体施加一定预应力。

2岩土锚固技术应用

边坡治理工程中，岩土锚固可以将滑动体锚固于处在稳定状态的岩体上，提高滑动体和处在稳定状态下岩体之间的摩阻力，作用效果十分显著。边坡防护工程中，大多采用圬工，缺点很多，比如，成型后结构强度并不高，而且仅仅可以作用在坡面上，在地质缺陷较发育的地区，该方法的防护效果很一般。而通过对锚固技术的应用，如锚杆结合挂网喷浆技术，则能大幅提高岩土体整体强度，使边坡保持稳定。在支挡工程中，因石料的来源比较丰富，而且施工工艺相对简单、造价较低，所以大多采用重力挡墙的方法。然而，由于重力挡墙主要由自身重力起到支撑作用，所以必须有足够的体积，否则，无法满足实际要求。对此，在地质与地形地势相对较差的情况下，采用重力挡墙难以发挥应有的效果，和周围环境无法良好的适应。而如果采用以锚固技术为核心的挡墙，如锚杆挡墙、锚定板挡墙等，则能有效处理以上实际问题。采用锚固技术的挡墙，其不仅结构简单、轻便，而且具有很高的稳定性，对地基承载力没有很高的要求。锚固效果会受到以下几个方面因素的影响：岩体的类型与结构，预应力损失产生原因以岩体蠕变为主，对于不同岩体类型，其预应力损失严重程度也不同，当岩体较为完整而且坚硬时，其预应力损失相对较小，而当岩体较为软弱时，预应力损失相对较大，变形不会减小或减小得很慢。锚固的时机在一定程度上直接影响锚固效果。对于锚固时机，主要指的是在完成对边坡的开挖施工后，和锚固施工之间的时间间隔。考虑到边坡工程大多采取分步的方法，锚固过程也要伴随开挖。开挖时，岩体自身应力状态将被破坏，不仅产生临空面，而且还会发生一定的卸荷松动现象。对于不稳定的岩体，在此时很有可能发生滑动，当岩体发生滑动时，将产生一定滑动能。此时，锚固力为了克服这一滑动能必须得到相应的增加。可见，确定适宜的锚固时机十分重要，决定了最终的锚固效果。对外锚段进行的封孔灌浆施工会对预应力造成一定影响。对外锚段进行封孔灌浆施工时，因水泥发生水化反应会放出一定热量，这些热量会使钢索产生膨胀，致使预应力明显减小，对于3000kN的锚索，其预应力损失在33.7～48.8kN范围内；而对于1000kN的锚索，其预应力损失在15.6～27.6kN范围内。由此可见，预应力损失和锚索的等级存在一定关联。另外，还和岩体自身裂隙率存在一定关联，如果岩体中的裂隙较大，则灌浆后能使岩体的裂隙被填充，促使岩体产生一定程度的膨胀变形，使预应力增加。恶劣的环境也会对预应力造成一定影响，比如，温度变化和降雨都会影响实际的锚固效果。其中，温度变化会使岩体温度产生变化，对锚固力造成影响，在气温相对较高的情况下，会使预应力明显增加，而气温较低时，则会使预应力明显减小。降雨因素对锚固效果造成的影响体现为锚固力不同程度的增加，这是因为岩体中裂隙如果被水充填会产生膨胀，使锚索处于拉伸的状态，进而使预应力增加。

3结语

综上所述，在工程建设不断发展的局势下，岩体边坡数量越来越多，边坡稳定性和综合治理引起了社会的广泛关注。通过对锚固技术的合理应用，能有效提高岩土强度与稳定性，减小结构自身重量，减少工程材料的投入，表现出良好的经济效益与社会效益。

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作者:白俊本 单位:中冶地勘岩土工程有限责任公司