温岭市建筑设计研究院有限公司
摘要：岩土锚固是通过埋设在地层中的锚杆（索）（以下统称锚杆），将结构物与地层紧紧地联锁在一起，依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力或使地层自身得到加固，从而增强被加固岩土体的强度，改善岩土体的应力状态，以保持结构物和岩土体的稳定性。近年来，我国水利、交通、能源等基础设施的大力兴建，使岩土锚固技术得到了迅猛发展。
关键词：岩土工程；锚固技术；现状；发展
引言：
锚固技术是岩土工程中的一个重要加固技术，近年来发展尤为迅速，前景非常广阔。锚固技术得与迅速发展是因为它能充分发挥岩土材料自身固有的能力，最大限度调动岩土介质的强度和潜力，能加强岩土体的自承和自稳能力，把结构物和岩土体紧紧的联系在一起，确保了岩土工程的施工安全和长期稳定。
一、岩土锚固作用机理
从概念上讲，岩土锚固作用机理研究经历了三个阶段：一是建立在结构工程概念之上的岩土锚固作用机理，基于“荷载—结构”模式，把岩土体中可能破坏部分的重量及其他外力作为荷载由支护承担，包括锚杆支护的悬吊理论、组合梁理论、承载拱理论等；二是建立在岩土工程概念之上的岩土锚固作用机理，强调充分发挥围岩土体的自身强度及自稳能力，使锚杆支护由支撑概念转变为加固概念，由被动承载改变为主动加固；三是建立在地质工程概念之上的岩土锚固作用机理，不仅充分考虑了岩土体自稳能力，还考虑环境因素与工程的相互作用。
二、岩土锚固工程研究现状
岩土锚固技术在工程中的应用可追溯到20世纪初，美国首先在煤矿巷道和其他演示矿山中应用了锚杆支护顶板，如今，国外各类锚杆已达600余种，可适应于各种地层，承载能力从几吨到上千吨，每年的使用量达到2.5亿根。我国的锚固工程始于20世纪50年代，随着地下工程的发展，锚杆技术与喷射混凝土以及其他的岩土加固技术被逐步应用。在保证岩土工程安全和可靠的所有措施中，岩土锚固技术在多种工程处理技术中，无疑是最具有安全性和经济性的选择。
由于岩土锚固工程技术的飞速发展，近年来被广泛的应用于边坡加固和整治工程中，在很大程度上取代了传统的浆砌片石式挡墙或重力挡墙结构；在相当数量的深基坑工程中取代了水平横撑式支挡结构；在几乎所有的矿山法施工的地下工程中取代了分部开挖木支撑临时支护结构。在其他方面，如深基坑工程、抗浮结构工程、大坝加固工程、抗震工程、工程拓宽工程以及悬索桥等锚固工程中，岩土锚固技术都发挥了很大的作用
虽然岩土锚固技术在工程中已经得到了广泛的应用，但是由于工程介质的复杂性以及锚固方式的多样性，国内外还未出现统一的理论。对于岩土锚固技术的研究主要集中在锚杆粘结应力分布特征的研究与改善锚杆荷载传递机理方面。对锚杆荷载传递机理方面的研究，英国、美国、法国、加拿大、澳大利亚等国处于国际领先地位。国外学者通过现场试验和室内仿真试验进行了大量的研究，分别对荷载从锚杆传递到灌浆体的力学机理、影响全长粘结式锚索承载力的因素、注浆锚杆的力学性能等方面进行了细致的研究。
我国的程奎良等通过对上海太平洋饭店和北京京城大厦两个深基坑工程的研究，得到了对于拉力型锚杆锚固段粘结应力分布形态的规律性认识，唐湘民通过模型块试验模拟洞石加锚围岩的变形、破坏，深入了锚杆分布形态及方式的研究。邹志晖、汪志林通过相似模拟试验，研究了锚杆在不同岩体中的工作机理。葛修润、刘建武通过室内模拟试验和理论分析，探讨了锚杆对节理面抗剪性能的影响以及杆体阻止节理面内部发生错动的“销钉”作用机制。
通过近年来国内外学者的不懈努力，锚固技术在岩土工程中的应用日趋广泛，自20世纪80年代以来，已经有大量的隧道与地下工程在地质条件恶劣情况下，成功的采用了各种形式的锚杆技术配合喷射混凝土及注浆等综合措施进行了有效地加固。预应力长锚索在大跨度的地下洞室及坝基的加固方面得到了广泛的应用。在沿途高边坡工程中，锚固技术同样也占据着不可或缺的重要地位。
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三、岩土锚固技术应用领域和锚固材料
应用领域不断扩大。由于岩土锚固工程技术的新发展，近年来此技术大量应用于边坡加固和整治工程中，在很大程度上取代了传统的浆砌片石式挡墙或重力挡墙结构；在相当数量的深基坑工程中取代了水平横撑式支挡结构；在几乎所有采用矿山法施工的地下工程中取代了分步开挖木支撑式临时支护结构。在其他方面，如深基础工程、抗浮结构工程、大坝加固工程、抗震工程、公路拓宽工程以及悬索桥的锚固等工程中，岩土锚固工程技术的优势也都得到了充分发挥。与传统的各类加固支护技术相比，岩土锚固工程技术的主要优势是：由于锚固力学机理的本质是改造和利用岩体自身的力学性能，将原来作为单纯外荷的岩体改变为部分自承载体，从而保证了工程整体的稳定性和安全性；改善了周围环境和工程质量；大幅度地节约了工程材料并缩短了工期。这些优点已被大量的工程实践所证。
锚固材料。为了改善锚固材料在不同工作条件下的适应性并提高其经济性，近年来使用的锚材品种不断增多，工艺不断改进。工程实践中常用的锚杆，主要包括注浆型和机械型预应力锚杆、拉力型和压力型预应力锚杆、荷载分散型锚杆、全长粘结型锚杆、可拆芯式锚杆、树脂卷和快硬水泥卷锚杆、中空注浆锚杆、摩擦型锚杆等。其中，以无缝管锚管和水胀式锚杆为主的摩擦型岩石锚杆，特别适用于软弱围岩或受爆破震动影响下的地下工程；以树脂为粘结剂的锚杆和快硬水泥卷锚杆，在矿山及交通隧道中应用较多；让压锚杆或伸缩式锚杆，特别适用于大变形和经受动压作用的矿山巷道支护结构。
近年来，尤以岩土预应力锚杆技术发展最为明显，如用于坝基稳定的预应力锚索最长可达90 m，单根锚索的极限承载力达6 000 kN。
四、岩土锚固工程发展方向
虽然岩土锚固技术在工程上取得了有效地认可，但在理论研究上明显存在滞后现象，与数量繁多的工程实例相比，对岩土锚固的理论研究只有定性的描述，并未得出统一的认识与理论，在岩体力学参数的选择上也存在难以把握的问题。目前，正是我国许多大型工程的启动阶段，例如西部大开发，南水北调等重大土木工程，为岩土锚固技术的发展提供了良好的机遇与空间，同时，也对岩土锚固技术的进一步发展提出了挑战。
岩土锚固工程作为解决岩土工程中复杂岩体情况最有效，最经济的技术方法之一，已经在国内外各种边坡稳定、基坑支护、矿井支护、隧道围岩支护等问题中得到了广泛的应用，且取得了有效地成果。随着岩土工程的不断进步，岩土锚固技术也得到了相应的发展，其工艺简单、适应性广使其具有极广阔的发展空间，为了适应这种迅猛的发展势头，岩土锚固技术今后发展方向将主要体现在锚杆结构和锚固工艺的简单化、多样化以及锚固施工技术的机械化、发展配套的综合锚固机具、开发锚杆新品种和新工艺、加强施工质量控制及工程安全监测等方面。
结语：
无论是在大型水电工程、交通工程、港口工程、矿山工程，还是在城市大型地下工程、基础工程，以至大型军用工程等这些以岩土体作为基本载体的工程中，岩土锚固工程技术的应用都在发挥着稳定结构和保证安全的关键作用。但在科技创新的今天，现在岩土锚固技术还不能满足工程实践的要求。因此，应在国内外已有成果的基础上，大力推进理论研究和工程应用的发展和创新，并且该技术还有许多提高的空间，它在岩土工程中的应用范围和地位也会随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。
参考文献：
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[4]武均．锚杆支护的现状与发展趋势［J］．山西建筑，2009，35（12）：111-112．
论文作者:孙民权
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：锚固论文; 岩土论文; 工程论文; 锚杆论文; 技术论文; 结构论文; 机理论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;