岩土加固技术复习

1、1010/ /7效。压力型锚索：一方面压力型锚索的拉力是通过锚索底部的端部压板对浆液固结体的压力实现预应力，从而产生对围岩的约束作用；另一方面压力线锚索的自由段套管一直延伸到端部压板附近。受力状况要比拉力型更好，工作更可靠。这种结构可以一次完成全部长度的灌浆。载荷分散型锚索：对于一些裂隙发育或土质松软的地层非常有利，可以避免固结体以及岩土体强度不足而造成的破裂，同时，还可以减小加固范围内的岩土体因受预应力作用而引起的不均匀变形。.说明预应力锚索支护与普通锚杆支护的主要区别。主要区别在于：预应力锚索支护与加固是一种真正意义上的主动作用，它靠预应力提供的高抗滑动阻力以实现岩土体的稳定；而普通锚杆支

2、护主要是由岩土体变形而被动地引起锚杆的约束作用实现岩土体稳定。因此，预应力锚索支护性能明显优于普通锚杆支护。预应力锚索与普通锚杆的区别：因为要施加高预应力，所以锚索在全长范围内要区分锚固段和自由段。锚索承受的载荷预应力更大达几万干牛）因此，锚索体通常采用高强高性能材料，同时对锚固力的要求也更大、更可靠，一般锚固段采用较长段弱的岩石中，要求以上，土中不超过的固结，并且通常是全长灌浆。锚索加固工程一般规模相对较大锚索长度达数十米到百米）锚索加固工程的服务寿命也相对较长，因此，在锚索结构中要求考虑锚索的防腐蚀问题。为了向岩土体内传递比较高的载荷作用，在锚头部位一般设有专门的墩座。为保证锚索或预应力锚

3、杆在锚孔中受力合理，要使其在长度范围内能对中就位，因此，在锚索上设有对中支架。由于锚索施工规模相对比较大，预应力和承载力高，预应力施加要求严格，因此施工机具和施工质量要求要有比较可靠的保证。说明预应力锚索作用的基本原理及主要破坏形式。基本原理：通过对锚索体的张拉，形成对周围材料（岩土体或地层）的压力作用以提高岩土体（包括可能出现的滑动面上）抗破坏能力；同时，当岩土体有可能出现拉应力时被这部分压力作用所抵消，可以减少岩土体内的拉应力。因此，岩土体处于预应力作用状态将大大提高岩土体的强度值。破坏形式：锚索体与注浆固结体之间的剪切或拉伸破坏。主要指锚索与固结体之间因为粘结强度不够，或者粘结界面处应力

4、过于集中面造成的。注浆固结体与岩土界面之间的剪切破坏。在软弱地层中由于其强度不够或者应力集中过于严重，使固结体与地层界面发生脱离，并经常是伴随有岩土体局部破碎和塌落。这种破坏要考虑岩土的抗剪强度。地层在预应力或地层载荷作用下的剪切破坏。在预应力或地层载荷作用下出现有锚固段附近地层的锥状剪切漏斗式的破裂。这种破坏一般是由于锚固深度不够，岩土地层的抗拉拔能力不足而形成的拔出漏斗式破坏。体材料的断裂破坏。索体断裂情况比较复杂。大致可能分为两种情况，一种是锚索材料强度不足造成的加采用的索体材料强度偏低、地层压力或地层变形过大、索体受损等；另一种可能是预应力过高造成的。过高的预应力使地层受力作用和锚索内

5、的应力不协调，从而造成锚索在工作过程中发生断裂破坏。固结浆体在锚索的拉力或压力作用下破坏。因锚固段固结浆体的强度低，或是因为在后续的地层压力作用下引起较高应力集中，从而使固结浆体形成拉或压破裂。岩土体的整体破坏。由于整体支护能力不够，出现锚索群的破坏，使岩土体在较大范围内失稳。7说明预应力锚索设计的基本内容与方法。锚索设计的基本内容有锚固力大小和预应力值，固结长度和锚索整体长度锚固深度与锚索自由段长度）索体材料的确定及其构成和相应的截面积、锚头设计等。方法：锚固力大小可以由两种方法来确定：一种是类似土钉的设计方法，根据地层滑动的最小稳定性系数，比较所需要的稳定性系数，通过锚索的锚固力来实现地层

6、稳定并满足设计要求所需要的稳定性系数；另一种是采用工程类比法确定。8简要说明预应力锚索施工的主要程序与要求。预应力锚索施工的基本程序包括：造孔、编束、锚索安装、注浆固结、张拉、锚头固结和防护等。对钻孔的质量要求主要是保证长度、孔径、孔的角度和轴线的偏差。编束的方法，则随锚束断面的型式不同而各异。锚固段与锚头的制作，更是随锚束的不同类型而各不相同。锚索安设的主要质量间题是应保持锚索在锚孔中的平直、均匀，特别是在自由段和固结段之间不应有严重的弯曲。注浆浆液性质的基本要求是浆液的强度和稠度，即水灰比。预应力张拉要在注浆固结体具有足够强度后才可进行。张拉施工应尽量采用单根对称钢纹线锚索、分级逐步施加、

7、慢加载的方法。索体材料的防护和临时性防护包括在索体上加金属镀层、涂有机质涂料、改变周围介质性能等，而永久性防护则以水泥封灌为主口。9说明预应力锚索支护结构预应力损失的原因。张拉过程的损失锁定过程的损失松弛和徐变造成的损失其他因素：材质变化（锈蚀）、环境因素（温度、介质受震动或冲击）、载荷因素（外荷载变化、盈应力调整）等0说明超前锚杆和小导管注浆技术的适用条件及施工工艺要求。小导管注浆方法主要适用于：自稳时间短的软弱破碎带、浅埋软弱围岩和严重偏压、砂层、砂卵石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水的隧道。对结构顶部处于亚粘土、粉细砂、中粗砂等地质松软、空隙较大的地层更为适用，效果明显。小导管施工工艺

8、：布孔。根据小导管的施工设计和开挖断面的中线，对拱顶外轮廓线中4高程和支距进行布孔放样，并以插钎作为标记控制小导管的间距。成孔。首先架设方向架，确定打孔方向、位置和仰角，然后依据不同地质条件，采用不同成孔设备打孔一般砂层可用管以压力风吹孔粉细砂、亚粘土可采用风镐推进导管粘土层可采用煤电钻钻孔在土夹石、风化岩可使用液压或风枪打眼成孔。孔方向要求顺直，不得弯曲和塌孔等。插管。安设小导管时应对准管孔的方向和角度，必要时使液压或风动推进器将导管推人，并力求导管尾端在同一剖面且外露长度以为宜。封口。喷混凝土厚度，对管尾周围应加强封闭。.说明管棚式支护适用条件及设计要求。管棚超前支护特别适用于在工程下方进

9、行工程施工的情况，主要包括下属场合：作为公路、铁路下方修建隧道的辅助工法；作为在地中及地下结构物下方修建隧道的辅助工法；作为修建大断面隧道施工的辅助工法；作为隧道洞口段施工的辅助工法；作为其他施工的辅助工法，如托底、盾构基地防护等。管棚施工设计步骤是结合地层和结构外形情况先确定布置外形，计算承受总压力，设计管棚长度，然后结合管径按强度计算间距（管棚数量），并用稳定性（挠度）验证。.说明预应力锚索抗滑桩技术的适用条件及技术特点。适用条件：防治高边坡滑坡的过程中，以及在建筑物可能发生滑动时，采用抗滑桩技术来加固边坡，实现边坡的稳定。技术特点：抗滑桩技术具有抗滑能力强，开挖和混凝土工程量小，且不会恶

10、化原有的地质条件，桩位设置灵活，对保证工程质量，加快施工进度，缩短工期和节约投资均具有显著作用。3简要说明岩土注浆对注浆材料的主要要求。浆液的初始黏度要低、流动性好、可注性强，能渗透到细小的裂隙或孔隙内；凝胶时间可以在几秒至数小时范围内任意调整，并能准确控制；稳定性好，在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质，存放不受温度、湿度变化的影响；无毒、无臭，不污染环境，对人体无害，属非易燃和易爆品；浆液对注浆设备、管路、混凝土结构物等无腐蚀性，并容易清洗；浆液固化时无收缩现象，固化后与岩土体和混凝土等有一定的粘结力；结石体具有一定的抗压、抗拉强度，抗渗性好，抗冲刷及耐老化性能好；材料来源丰富，价格

11、便宜；配制方便，操作简单。4说明水泥类浆液的主要特点和发展趋势。特点：水泥浆材结石体强度高，造价低廉，材料来源丰富，浆液配制方便，操作简单，是使用量最大的浆材。但由于普通水泥颗粒较大，这种将夜一般只能注入到直径或宽度大于的空隙或裂隙中，因此，使用上受到一定限制。发展趋势：改善现有注浆材料和研制新的注浆材料（超细水泥的研究、有机物作为胶凝剂），推出低毒或无毒、高性能的改进型浆材。5说明水玻璃类浆液的主要特点。由于水玻璃来源丰富，价格较低，污染较小，加之各种固化剂的不断出现，使水玻璃浆液性能不断改进。但在应用水玻璃是应注意以下几点：浆液凝胶后能释放一定量的钠离子，它虽无毒，但对地下水有污染。由于硅

12、胶具有粘塑性质，注浆后承受长期荷载时，其强度有所降低。因此，当用水玻璃类浆液加固沙土时，应充分考虑加固体的蠕变性质。酸性水玻璃浆液在含水量较高的土质中适用时，值容易受到地下水稀释的影响，其结果是较难把握准确的凝胶时间。.说明有机注浆材料的主要特点。C）丙烯酰胺类浆液：浆液粘度小，与水接近，具有良好的可注性；凝胶时间可新婚却的控制在几秒至几十分钟之间；凝胶体抗渗性好；凝胶体抗压强度较低，仅适用于防渗注浆；丙凝浆液及凝胶体耐久性较差，且具有一定的毒性；价格较贵，材料来源也较少；与铁质易起化学作用，有腐蚀性。（）木质素类浆液：铬木素浆液：固化剂是重铬酸钠，毒性较大，难以大规模使用；硫木素浆液：过硫酸

13、铵完全代替重铬酸钠，低毒、无毒，是一种很有发展前途的注浆材料。（）聚氨酯类浆液：浆液注入地层后与水发生反应生成聚氨酯泡沫体，起加固地基和防渗堵水作用。（）脲醛树脂类浆液：具有水溶性、强度高（但较脆）、材料来源丰富、价格便宜等优点，但其强度变化较大，质量不够稳定，不能长期存放，且必须在酸性介质中固化，对设备有腐蚀，对人体不安全。因此，其适用范围受到了限制。（）其他有机类注浆材料：环氧树脂类浆液、糠醛树脂类浆液、甲凝浆液、丙强浆液、聚醛树脂类浆液。7如何选择合适的注浆材料。.说明岩土压密注浆和劈裂注浆的概念及关系。压密注浆是通过浆泡挤压相邻土体达到加固的目的，裂注浆则是通过浆脉来挤压和加固临近土体

14、。关系：在压密注浆过程中，必须采用稠浆快速注入方法。然而在实际工程中，经常发生稠浆堵塞输浆管现象。当采用稀浆冲洗时，会出现注浆压力突然下降现象，压密注浆E转化为劈裂注浆。然而，在劈裂注浆过程中，土体一旦开裂，即使将稀浆改用稠浆，劈裂注浆也不会转化为压密注浆。（压密注浆的注浆压力对土体产生挤压作用，只使浆体周围土体发生塑性变形，远区土体发生弹性变形，而不是使土体发生水力劈裂，这是压密注浆与劈裂注浆的根本区别之点。）.说明裂隙岩体水泥注浆的流动机理。C）水泥浆液的流动沉积特性：在静止状态和层流状态，水泥沉淀速度最快，过渡态次之，紊流最慢。一般在钻孔附近呈紊流状态，远离钻孔为层流状态。因此，水泥浆在

15、层流段沉积。C）水泥注浆的充填过程:从沉积点开始，水泥颗粒将陆续地从浆液中被分离出来，在岩缝中形成一个不断加厚的“脊背”，逐步缩小脊背的宽度。C）水泥浆液在岩体裂隙内的沉积排水机理：水将水泥颗粒载运到预定的地点后，多余的水分就应排除，排除方式：固结排水论和流动沉积理论。0说明注浆加固设计的主要程序及需要确定的主要参数。程序：注浆工程调查、注浆加固试验、注浆加固参数设计参数：注浆加固范围、注浆量、注浆压力、注浆孔距1说明高压喷射注浆技术的特点及适用条件。()特点高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体，在覆盖层中一般不存在可注性问题；由于高速射流被限制在土体破碎范围内，因此，浆液不易流失，

16、能保证预期的加固范围和控制固结体的形状；改变注浆材料和施工方法，可以使土体达到不同的强度或抗渗性能的要求；高喷法通常采用水泥浆液，不会造成环境和地下水的污染，且耐久性较好；能在钻孔中任何一段内施工，也可以在孔底或中部喷射，此外，也可以水平方向喷射和倾斜方向喷射施工；施工噪音较小，单管和二管法施工较简单方便。()适用条件：主要适用于软弱土层，如第四纪冲击层、残积层及人工填土等。对于砂类土、粘性土、黄土和淤泥等都能用高压喷射注浆法加固，此种方法解决了小颗粒土不易注浆加固的难题。.说明地下工程围岩稳定性分析中普氏理论与太沙基理论的异同点。()普氏压力拱理论:认为，对于松散体围岩的矩形或梯形巷道在顶板

17、发生冒落后，顶板部分会出现抛物线形状的平衡拱。因此，支护所需要支撑的岩石就是冒落拱内的岩石重量。确定冒落拱的位置和大小，就可以确定支撑的作用。()太沙基理论：假设：在矩形巷道顶部沿巷道两帮出现滑动(滑动界面)，一直到地表。根据滑动体的重力与滑动界面的阻力建立平衡方程。()异同点：普氏理论没有考虑地表界面问题，因此，这是深埋问题，且普氏理论的结果和埋深没有关系。太沙基公式讨论了地表附加荷载的影响，它可以用在浅埋情况(也可以用于深埋)。当讨论的埋深足够深时，太沙基公式和普氏公式是一致的。三、论述题.阐述岩土锚固技术的现状、存在的问题及发展趋势。()发展概况：对锚固机理的认识：传统支撑式结构f锚杆支

18、护是一种内部加固围岩的支护结构；规范化工作：制定了各种锚杆施工和设计规范；锚杆锚固力显著提高：高强速凝粘结技术；高强锚杆杆体材料应用：木、竹锚杆等低强度材料f高强钢筋、钢丝等高性能材料；施工机具的完善与进步：大功率、全套性施工设备；预应力锚杆的应用锚杆与其它支护形式的结合（）锚固技术存在的问题与发展趋势：锚固机理的认识亟待提高：目前的技术标准主要是经验性的，设计和施工还有许多盲目性；锚固理论的研究应充分强调与实践相结合：施工过程对施工效果的影响的研究几乎空白；保证施工质量：在施工质量上一方面涉及工程事故问题，另一方面当出现问题时甚至还难以分清是质量问题还是设计问题；监测反馈作用的发挥：施工和管

19、理人员的理论水平偏低，对检测的认识不足，且缺少正确的知道方法。总之，锚固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锚固技术水平的提高而不断地扩大和发展。2简述岩石锚杆支护的主要作用原理，并对不同支护原理进行分析评价。（）传统的巷（隧）道锚杆支护原理：悬吊理论：认为是通过锚杆将巷道周围的破碎岩石悬吊在更深部比较稳定的岩石上，从而使软弱岩层稳定。（破碎岩石）组合梁理论：当顶板岩石是层状分布时，顶板岩石就像若干层梁一样，锚杆可以把分层的梁组合成单根梁。（层状顶板岩石）减跨理论：由于锚杆的作用，跨度为的顶板岩梁成为（）跨的连续梁，既减小跨度，也优化了梁结构。（层状顶板岩石）组合拱理

20、论：对于拱形断面巷道，通过锚杆的预紧力作用，在锚杆的两端将形成压缩的锥形体，当锚杆布置在拱形巷道周围并且尺寸合适时，这些锥形体将相互重叠而形成拱形压缩带（称为压缩拱），此压缩拱可以承受外面传来的荷载。评价：上述理论分析相对比较简单，但只反映了锚杆作用的表面和直观现象，缺乏内在原因的分析。主要表现在：以岩梁或岩石拱承载，另有外载荷作用的分析方法，是基于将承载体和施力体分开的认识。实际上，岩石的两个作用是同时存在的，既是承载体，又是施力体。没有反映锚杆是一种内部加固的构件。锚杆是通过岩石内部的作用来实现岩层稳定的。没有反映地下岩石工程中的“共同作用原理”这一重要观点。岩土工程稳定主要是变形问题。而

21、上述分析的出发点主要集中在强度（荷载）影响方面，这不能满足实际工程稳定问题的要求。总之，早先的理论缺乏充分的根据和深刻的分析。（）现代分析方法：最大水平应力理论详见简答题3简述岩土注浆技术的发展现状与趋势。C）发展现状：注浆材料：从最早的石灰和粘土、水泥发展到水泥水玻璃浆液、各种化学浆液，根据不同需要对浆液进行了改性，特别是细颗粒水泥注浆材料的开发，克服了数你浆液难于渗透到较细颗粒土层中的缺点；低污染的化学浆材得到了开发、改性和使用。注浆方法：最初采用比较经济、简便的填压式注浆法，后来又出现了循环式注浆法、双管注浆法、花管套壳料注浆法及电渗注浆法等许多工艺技术，大幅度改善了注浆效果。从脉状注浆、渗透注浆发展到应用多种材料的符复合注浆法。注浆机具：专用化、机组化、系列化；施工管理：自动记录、集中管理和自动化监控；注浆效果的测定：多种检测仪器和手段。C）发展趋势：继续研究开发注浆设备，特别对高效钻孔机具、自动监测记录、浆液的