我国岩体锚固与灌浆技能进展

我国岩体锚固与灌浆技术研究进展摘要:岩锚技术岩锚技术的主要特点是采用主动加载的方法，改善岩体的应力状态，从而充分发挥岩体本身的自承能力和自稳能力，确保工程安全和长期稳定性。关键词:我国岩体锚固与灌浆技术研究进展1．岩锚技术岩锚技术的主要特点是采用主动加载的方法，改善岩体的应力状态，从而充分发挥岩体本身的自承能力和自稳能力，确保工程安全和长期稳定性。在国外，岩锚的使用可以追溯到20世纪初叶。发展到现在，已开发出多种类型的岩锚600余种，广泛用于地下工程围岩支护，坝体、坝基加固，边坡加固，结构抗浮，结构抗倾，悬索结构抗力型基础等土木、水利工程。近年来，国外岩锚技术发展很快，尤其是在德国、法国、美国、奥地利、美国、瑞典、芬兰等国，技术水平不断提高，积累了许多新经验。岩锚技术于20世纪50年代引进我国，经过大约半个世纪的努力，已获得长足进步，主要表现在以下几个方面：应用范围日益扩大。已广泛应用于水利、水电、铁道、交通、煤炭、城建、国防等各个部门。单束预应力锚索最高承载能力达8000kN（汉江石泉水电站），单束锚索最大长度达93.5m（黄河龙羊峡水电站）。自行研制了各种类型的岩锚。如开缝式磨擦锚杆、可伸缩式锚杆、早强水泥药卷锚杆等。预应力锚索生产也形成系列，如：拉力型、压力型、荷载分散型（包括拉力分散、压力分散、拉压分散型）等。近年来，荷载分散型锚索在加固高速公路边坡、路基以及深基坑工程中已取得可喜的成果，在加固岩质边坡、坝基及大型地下洞室围岩中也具有广泛的使用价值。我国柳州OVM建筑机械有限公司已成批生产多种锚索系列及附属产品，除满足国内需求外，还进入国际市场。密切结合生产实践，在理论研究方面有所前进。近年来，我国科技人员对岩锚作用机理、流变特性、设计方法、优化施工等进行了大量的探索，如用非线性有限元、三维离散元方法对锚杆的作用机理进行了模拟；采用断裂损伤力学的原理和方法分析了岩锚的受力状态，提出了失稳判据；在理论研究的基础上，开发了加固岩体的倾斜交叉布锚方法等。编制了有关规程、规范：如：1985年水电部颁发了《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》，1986年国家颁发了《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，1994的水电部颁发了《水工预应力锚固施工规范》等。学术交流日趋活跃，促进了学科发展和工程应用。近年来，我国先后成立了中国岩土锚固工程协会，中国岩石力学与工程学会岩石锚固与注浆技术专委员会。各产业部门也建立了相应的组织，开展了各种活动。特别值得提出的是，岩锚技术先后被列入国家科技攻关内容。“七五”期间，在“高坝坝基技术研究”课题下，设有“岩体锚固技术研究”专题，重点对预应力锚索结构、张拉设备、锚夹具、灌浆材料、钻孔工艺、锚索施工技术及锚固机理等进行了系统的理论分析和试验研究。在这期间，研制成功6000KN级YKD张拉千斤顶及相应的锚夹具，新型GYM系列锚索，完善了锚索深孔钻探技术及分组张拉预应力锚索技术，研制成功的锚索灌浆材料，具有早强、高强、微膨胀和不腐蚀钢材等性能。上述科研成果已成功地应用于丰满等大型水工程。“八五”期间，在“岩质高边坡开挖及加固”课题下，结合黄河李家峡高坝坝肩加固工程，重点对以下关键技术进行了更深入、系统的研究：群锚锚固机理及预应力锚固技术；近区爆破岩体对锚固设施的影响；快速锚固凝胶材料对锚固设施的影响。通过综合研究，揭示了群锚加固中锚索体的动态力学特征。认为群锚与单锚相比，具有更大的增韧、增刚、止裂和改善岩体力学性质的能力。此外，还提出了锚固件最优倾角、合理间距以及大吨位锚索张拉、灌浆等新工艺与新方法，还研制成功XHS型树脂材料早强锚固剂，可以在内锚固段灌浆后24h内进行张拉，使单根锚索的施工周期缩短10-15天。1995-1999年，为加固三峡水利枢纽双线五级永久船闸岩质边坡，中国武警水电三峡工程指挥部在全国一些高等院校、科研单位、设计单位、机械设备制造厂等密切配合协作下，开发应用了一系列先进的岩锚技术。在预应力锚索施工方面，研制出高精度、轻型快速水平钻机及附属设备，开发了高精度锚索孔的孔斜检测技术，从而很好地解决了水平长锚索的高精度成孔技术难题。在认真总结锚索施工技术的基础上，制订了详细的施工细则，形成了一套成熟的施工工艺。此外，还率先提出了锚索工程验收标准，为制订国家规程、规范提供了可靠的依据。在高强锚杆施工技术方面，对高锚杆的工作状态，锚固效应进行了系统、深入的研究，开发出先进的高强锚杆成套施工技术，包括高效、快速水平锚杆钻机的研制、冷挤压套筒连接技术的引进，制定了完整的高强锚杆施工准则，施工质量检测方法及验收标准等。2．灌浆技术灌浆，也称注浆，是加固岩体的主要措施之一。灌浆技术的使用可以追溯到1802年。当时，法国工程师G.Berigny首次使用这种方法对Diepe闸基进行了加固。发展到现在，国内外在灌浆材料、灌浆方法和灌浆工艺、灌浆机具和设备，灌浆效果检查及技术标准等诸多方面都取得长足的进步。瑞士开发的灌浆强度值工法(GroutingIntensityNumber,GIN)，日本开发的的裂隙定向控制工法(FractureDirectionControlledMethod,FDC)，尤其引人注意。竞特别值轮得提出慰的是：考国际岩存石力学蜡学会山于增198烂9援年初成蹦立了岩枝石灌浆岁专业委颂员会必（哈Com怕mis鉴sio睬no调nR彩ock马Gro愤uti单n粱g怎）。在并专业委怕员会主逼席维德灵曼涨（支R.W器idm张a刊n借）教授康（奥地侄利）主槽持下，农先后召勿开德了武6驳次国际泉学术会天议，愿于叹199琴5妻年出版桥了权威的性著作卖《世界正最新灌输浆技术野总结》膛。报告眯对岩石复特性，兄灌浆材圣料，灌心浆设计摘，灌浆属施工和田效果检秋查等方明面进行本了全面犁、系统睬的分析羡和总结籍。番总结报胸告着重拔提出以玩下论点劫：虽然跪近年来烛灌浆技田术已经筛取得诸戏多成就造，但仍责然处于犹发展阶扬段。数剪值分析伞方法虽烤然有用犁，但不俱能安全陆反映真烫实情况朝。成功朽的灌浆测仍需要校通过反至复试验弦。为了线有效在唯解决问惧题，把抬灌浆技焰术魄从琴“赔魔甲术榨”鞠变成科被学，不述但需要丙足够的剖工程经凳验，还偏需要不亭同学科渡科技人闲员的通茧力合作宗。我国弄的灌浆富技术在做解放以份前，基为本上是恩空白。途解放以患后束，灵195解3坝年开始停研究用悉水玻璃蛋作为灌蜡浆材料芝。上世刚纪怒5热0休年代末迫开发出钥环氧树织脂、甲葵基丙烯明酸甲脂伯等灌浆河材料愧。提6稠0止年代开效发了丙则烯酰胺奏灌浆材胞料别，靠7旦0抽年代开舍发了聚还氨脂灌评浆材料哄。鸟8动0驾年代，滩结合国叔家科技结攻关项汪目研究您，取得规以下主白要成就匪：便2代．胁1取场灌浆材慨料低(讯1贸）顷“光七完五盐”篮期间研卵制出的乓超细水锡泥平均犯粒径递为铅4爹μ击m臣，比表外面积敢在陷800柔cm2拦/怀g庄以上，焦可用于蝶灌注宽促度坝为免0.0蔽6m诱m葵的岩石颂裂隙歉。芒198抗9积年将这牲种水泥继与普通述水泥相深结合，松用于二飘滩水电偿站坝肩提弱风化鞠岩体加伙固处理逐，大幅避度减少吩了坝肩尘岩体开不挖方量藏。筒（进2阅）研制评出湿磨唐水泥；鱼可以随滥用随磨烂，较之汪普通水迹泥具有烈良好的诱析水稳呢定性，荷较高的真抗渗性右和力学敬强度，拿可灌性参大为提夏高。用舟这种水驰泥在新丛安江二超、三坝雕段，对苍失效帷思幕进行纤补强灌雷浆获得先成功。付（阿3杰）研制碗了改性淋灌浆水弯泥材料艘：其特霜点是优绞化水泥蛇颗粒的修级配组收成，不益单纯追脱求颗粒忧的细度疑。经在挑新安江饺坝基灌墓浆中使叹用，证滚明比普倘通水泥除在相同链地层中炎的注入示量提高产了诸3省倍。迈（肿4篮）使用样了稳定顾性高的限浆液：营在水灰率比不为盖1.葵5待～送0.2晌8球，粘度苏为释0.央1虾～岭0.9更Pa.方s脆，屈服鹿强度炒为环1炮0吵～轻49M洲p拐a扇的范围聋内，掌峡握了该吧项浆液侮结石的团物理、匆力学性翻能和相窄应的灌特浆工艺晒。窜199寸1廊年在贵咸州红枫栏水电站稼，在水匹库正常坐蓄水的凭情况下绞，使用员稳定性算浆液，检建成了忽质量合简乎标准巩的推灌浆帷哥幕。缴（窗5廉）环氧死树脂灌专浆：开摘发出用呈于高含隐水条件傲下偷的兰WJ8姻8脱浆材，脉包获括辞WJ8导8-嘱1烟浆液改惩性剂蔑和岛WJ8静8-并2吨地层预凯处理剂厦及相应凭的施工魔工艺，丑成功地虫用于新驶安江水葵电站二蛛、三坝愧段坝基时泥化页株岩的化芽灌处理坛。悼（挨6品）聚氨嗽酯灌浆峡：研制快成功油扒性聚氨怀酯浆材议用于凤卧滩水电盟站大坝有帷幕处连理，弹呈性聚氨孤酯材料其用于葛芽洲坝水左利枢纽抬护坦漏宾水处理袭。巨H岗W看和蚕L劝W纺水溶性掏聚氨酯助浆材在按龙羊峡侧、新安歼江等水贩电站工植程防渗挣堵漏工所程中得企到推广煤和应用线。狐（临7刑）丙烯悠酸盐灌巴浆材料挣。它是紧上世这纪娱9个0畜年代开挽发出的夫一种粘倚度低、震储运稳述定性好少、防渗败性能高杜、抗挤突出能力红强的化题灌材料寒。江西展万安水昂电站船流闸地基次防渗帷那幕，原写采用水揪泥灌浆届，大部通分未达桶到质量盾标准，中后用丙幕烯酸盐让浆液进贤行补充肚灌浆才贡达到要立求。手（降8录）非碱秀性水玻蹄璃灌浆统：我国肯于放2朱0研世长纪廊8乌0刮年代开饱始研制革非碱性胀水玻璃猫浆材鹊，板9面0摔年代开握发出新三型改性耍浆液。耕选用两季种以上孩的酸性效材料对致水玻璃痕进行酸毙化处理然，并根句据需要性加入改牙性剂，吉使其凝哗胶时间宜能够准殿确加以提控制，押而且强群度和稳缴定性大绑为提高神。躬199唐6呜年将这芒种浆材衰用于牡催丹江甩市工—振截污坝草帷幕灌查浆工程突，效果旋良好。队2肝．爽2钟升灌浆机朱具和灌侮浆工壮艺眨鞭（跨1转）耻2远0配世锄纪她8步0挡年代研免制成功贺的大型白集中制介浆、输反浆系统症，每日恳可用拌接400公t细水泥浆携液，已鞭在龙羊违峡等水垒电工地甲使用。足（致2锤）上世翠纪兄9姐0翻年代初确期研制惕成价功沟J3将1酸型智能客灌浆记价录仪。帐一台记咽录议监海测一台覆灌浆机冬，测记械主要内箭容是灌顷浆压力热、注入固率和时任间。腔（兆3朵）赤199昼6青年槐在碰J3益1侨智能记仓录议的属基础上化，又开怜发出亦了蛮J31烘-堵D从多路灌忽浆监测俘系统，棋可由一施台计算席机异在笼100惨0梦m定范围内卡同时监耕测锦4绒～就1乏6局台灌浆宋机施工弃。运用梯该系统序可同时习完成从轧数据采型集到资六料整理撕的全部凳任务，蛇适用于深各种灌记浆方法职（包龟括榆GI对N蒸工法）辩，已在睛我国许览多工地厘推广应保用。驾（宇4温）采用梨小口径惠钻孔，留有限高执压循环砌灌浆工皱艺，处已理岩溶束、断层爱破碎带逝及软弱润夹层地剃基，在纱乌江渡婆、龙羊翻峡、岩爆滩等大怪型水电狂站坝基尽处理中尿，均取李得良好张的效果网。毙（私5型）对复厕杂岩基甩先进行债高压水族泥灌浆址，然后忠再辅以缠环氧基衣材料灌衰浆，可屈以有效恒地提高花岩体的票整体强庄度。处属理后的超破碎带痛、软弱绒夹层，桂其弹性盘模量可堪达出30G刻P速a制，抗剪许强度可从达距9.2档MP活a目，抗压束强度可究达翼72.谦7MP率a犯，单位仓吸水视量绸ω姻<荡0.0所01L稀/mi付n.m转2踪，岩心贤获得率砍可凝达向98.帮2曾%退。披2趁．阻3薪脆灌浆效篮果检查培从目测跑、压水炒、注水满等常规浪方法，救发展到击弹性波穷探测，祥室内外廉变形模取量检测坟，平洞墓开挖，衣原位大焰型剪切探试验，邻室内光泽学切片皇鉴定，糕电子显搭微扫描鸡、透射敢等微观府检测等脑。昌健2踪．翻4减理论研盛究满许近年来吓，我国预科技人妈员对高沃压灌浆亮力学机果理，低交渗透介占质灌浆香理论，钓化学灌夕浆的亲见水效应呀，化学敲浆液在雾岩体裂禾隙中的供运动规阵律等都欢进行了蹈有益的残探索。塞2盆．酱5GI劣N男新工艺协试验研征究面GI侵N禾灌浆法岛是近来问国际上仙正在推汁广应用教的一项出新的灌臭浆技术食，该法假是由瑞璃士专浊家畜Lom家bar奥d鸣i景等提出链的蝶，元GI浸N设（灌浆图强度值忠）的含鬼义为单礼位灌浆炮段上所虏消耗的雁能量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