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1、6.4.1.1 6.4.1.1 锚固的基本概念锚固的基本概念（1）岩土锚固：是一种把受拉杆件埋入地层，达到有效的调用和提高岩土的自身强度和自稳能力的技术。这种受拉杆件工程上称为锚杆，它所起的作用就是锚固。（2）锚固工程：应用数学、力学和工程材料等科学知识来解决岩土工程中的锚固计算、设计、施工和监测等方面的技术和工艺就称为锚固工程。6.4.1 6.4.1 概概 述述6.4 6.4 锚固结构设计锚固结构设计1怂撮随帅锣位林膘枯甘殃鲁牟抢殷廖葫谣关票喉亢矮螟黍酚姆趋昨合读肛sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.1.2 6.4.1.2 岩土锚固的特点岩土锚固的特点1. 调用岩土自
2、身的强度，达到提高其自稳能力的目的。2. 岩土体成为工程结构的一部分。3. 大大减轻了加固结构物的自重，节约工程材料。4.主动防治措施，效果明显。2购毙听烹长发坎非梯她缩注靳怖涧蚌请卞滁灌计绿沧澎宛涎史粤虎惰盏垄sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 众所周知，岩土锚固技术是当前众所周知，岩土锚固技术是当前岩土岩土岩土岩土工程领域的一个重要分枝工程领域的一个重要分枝工程领域的一个重要分枝工程领域的一个重要分枝。由于这项技术。由于这项技术能够主动调用并提高岩土的自身强度和自能够主动调用并提高岩土的自身强度和自稳能力，大大减轻结构物自重，节约工程稳能力，大大减轻结构物自重，节约工程材
3、料，并确保施工安全与工程稳定，具有材料，并确保施工安全与工程稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而显著的经济效益和社会效益，因而世界各世界各世界各世界各国都在大力开发这门技术。国都在大力开发这门技术。国都在大力开发这门技术。国都在大力开发这门技术。 6.4.1.3 6.4.1.3 岩土锚固技术的发展岩土锚固技术的发展3被蕾端兼馈始裂珠栏任恍孤余璃刑酮账灵而珊钮尺期躁才洁赛鸵抱涛案扎sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 国际上的发展国际上的发展 自自19111911（19121912）年美国首次采用岩石锚杆）年美国首次采用岩石锚杆支护矿山苍道起，锚固技术便迅速发展支护矿山苍道起
4、，锚固技术便迅速发展 19181918年西利西安矿山开采使用锚索支护。年西利西安矿山开采使用锚索支护。 19341934年阿尔及利亚的舍尔法坝加高工程使年阿尔及利亚的舍尔法坝加高工程使用预应力锚杆用预应力锚杆( (索索) )。 19571957年德国年德国BauerBauer公司在深基坑中使用土层公司在深基坑中使用土层锚杆。锚杆。 据不完全统计，据不完全统计，国外国外各类岩石锚杆已达各类岩石锚杆已达600600余种，锚杆年使用量达余种，锚杆年使用量达2 25 5亿根。亿根。6.4.1.3 6.4.1.3 岩土锚固技术的发展岩土锚固技术的发展4赫浸巢认壤侄雷虾芜吧揣名迢通赴汉淡竣瑚舔勿埠靶刺皇搪
5、瓜殉才喊掠皇sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 国际上的发展国际上的发展 理论研究：理论研究：理论研究：理论研究： 悬吊理论的提出（悬吊理论的提出（19521952，Louis PanekLouis Panek） 合成梁作用理论（合成梁作用理论（JacobioJacobio） 拱形压缩带作用理论拱形压缩带作用理论(1955(1955，Rabcewicz; Rabcewicz; Lang Lang 等人发展等人发展) )。 6.4.1.3 6.4.1.3 岩土锚固技术的发展岩土锚固技术的发展5赤春烽榜织屎椎盏虾祥迈避汲阵捎赖栖妨匡灰榴卡姓葛力静托撞赏贮熏溉sAAA6.4锚固结构
6、设计sAAA6.4锚固结构设计 我国使用岩石锚杆起始于上世纪我国使用岩石锚杆起始于上世纪5050年代后期（矿年代后期（矿山），到山），到6060年代末，锚固技术（砂浆锚杆）已在我国年代末，锚固技术（砂浆锚杆）已在我国的矿山、水电、铁路、土木建筑等系统内广为采用。的矿山、水电、铁路、土木建筑等系统内广为采用。 19641964年，使用中出现偏斜和裂缝的梅山水库右岸年，使用中出现偏斜和裂缝的梅山水库右岸坝基加固采用了预应力锚索。坝基加固采用了预应力锚索。 19691969年，海军某库大跨度地下工程采用锚杆加固年，海军某库大跨度地下工程采用锚杆加固高高40m40m的岩墙，比原计划的钢筋混凝土边墙支护
7、节约投的岩墙，比原计划的钢筋混凝土边墙支护节约投资资250250万元，并缩短了工期。万元，并缩短了工期。 上世纪上世纪7070年代，北京国际信托大厦等基坑工程采年代，北京国际信托大厦等基坑工程采用土层锚杆支护。用土层锚杆支护。 近一、二十年来近一、二十年来近一、二十年来近一、二十年来，我国的交通、能源和民用建筑，我国的交通、能源和民用建筑迅速发展，锚固技术得到了更广泛的应用和进一步的迅速发展，锚固技术得到了更广泛的应用和进一步的发展。发展。 国内的发展国内的发展6褪搪辟宣赘劫名戌砖磷返搂数眺医私升侥佯巷蛊肺赌锑识揍塑挂州帅怎赤sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 民用建筑方面民
8、用建筑方面民用建筑方面民用建筑方面：北京天府饭店、京城大厦，上海太平洋：北京天府饭店、京城大厦，上海太平洋饭店，成都四川宾馆、龙舟大厦等一大批深基坑工程相继大饭店，成都四川宾馆、龙舟大厦等一大批深基坑工程相继大规模采用预应力锚杆。规模采用预应力锚杆。 水电方面水电方面水电方面水电方面：镜泊湖水电站，葛州坝水电站，洪门水电站，：镜泊湖水电站，葛州坝水电站，洪门水电站，天生桥二级工程，漫湾电站天生桥二级工程，漫湾电站( (云南云南) )，李家峡电站、黄河小浪，李家峡电站、黄河小浪底水电站等水电工程中都分别对坝基、坝体、闸室、导流洞、底水电站等水电工程中都分别对坝基、坝体、闸室、导流洞、左岸边坡、坝
9、肩边坡等有隐患的部位进行了预应力锚索加固。左岸边坡、坝肩边坡等有隐患的部位进行了预应力锚索加固。有效地提高了这些水工结构物的长期稳定性和安全保证。至有效地提高了这些水工结构物的长期稳定性和安全保证。至于系统锚杆、锚索加固，则几乎无一电站不采用。目前正在于系统锚杆、锚索加固，则几乎无一电站不采用。目前正在施工的三峡工程，其设计锚固工程量非常大，仅就船闸高边施工的三峡工程，其设计锚固工程量非常大，仅就船闸高边坡而言，大量使用锚杆、锚索加固工程的造价将达数亿元。坡而言，大量使用锚杆、锚索加固工程的造价将达数亿元。 隧道方面隧道方面隧道方面隧道方面：上世纪：上世纪8080年代以来，我国已经在极端复杂的
10、年代以来，我国已经在极端复杂的工程地质条件下建成了一大批隧道与地下工程，其软弱、松工程地质条件下建成了一大批隧道与地下工程，其软弱、松散的洞室围岩均采用了各种型式的锚杆散的洞室围岩均采用了各种型式的锚杆( (索索) )技术进行了有效技术进行了有效的加固，数有代表性的有大秦线军都山双线铁路隧道工程，的加固，数有代表性的有大秦线军都山双线铁路隧道工程，金川镍矿山巷峒工程，张家洼铁矿山巷峒工程，舒兰煤矿山金川镍矿山巷峒工程，张家洼铁矿山巷峒工程，舒兰煤矿山巷峒工程等。巷峒工程等。7皮盅缮盈稼介剥曰唬狠近娶挽来靛樟佳垣啦倍筋困惶狞腿象伤举砾晤扁白sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 地
11、质灾害防治地质灾害防治地质灾害防治地质灾害防治：我国越来越多地采用锚固：我国越来越多地采用锚固技术加固和整治滑坡、变形体和危岩，最具代技术加固和整治滑坡、变形体和危岩，最具代表性的当数长江三峡链子崖危岩体锚索加固工表性的当数长江三峡链子崖危岩体锚索加固工程。在该工程中，仅程。在该工程中，仅“ “五万方五万方” ”危岩体的加固，危岩体的加固，就需就需1000KN1000KN、2000KN2000KN和和3000KN3000KN预应力锚索约预应力锚索约200200根。根。 锚固机理及相应的设计计算方法锚固机理及相应的设计计算方法 锚杆材料及类型方面锚杆材料及类型方面 锚固施工机具方面：砂浆锚杆钻装
12、机（马锚固施工机具方面：砂浆锚杆钻装机（马鞍山矿山研究院）、自进式缝管锚杆安装机鞍山矿山研究院）、自进式缝管锚杆安装机（冶金部建筑研究总院）、全液压多功能钻机（冶金部建筑研究总院）、全液压多功能钻机（广西柳州建筑机械总厂、原地矿部机械电子（广西柳州建筑机械总厂、原地矿部机械电子研究所）研究所）8塔滦畴药驻枷旁袒忌洛咋恬督送赖奋佯考座御漆迂雕豺赶刨负邵悔诫衬碎sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.1.4 6.4.1.4 锚固技术在边坡工程中的应用锚固技术在边坡工程中的应用9燕抒渡唤乓豆冬叹诡壶速涝搁澳湿巡碍瓮仿屉傅测疵炉裕藕电撤含媚丽墒sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.
13、4锚固结构设计6.4.1.5 6.4.1.5 锚杆的分类锚杆的分类 目前，在我国和全世界范围内，适用于不同目前，在我国和全世界范围内，适用于不同的地质条件，具有不同功能和用途的锚杆有数百的地质条件，具有不同功能和用途的锚杆有数百种。锚杆分类方法按不同分类原则和分类标志也种。锚杆分类方法按不同分类原则和分类标志也有很多种。现在介绍一些主要的分类：有很多种。现在介绍一些主要的分类： 1.1.按应用对象分按应用对象分 岩石锚杆岩石锚杆 土层锚杆土层锚杆 ( (海洋锚杆海洋锚杆) ) 2.2.按是否预先施加应力分按是否预先施加应力分 预应力锚杆预应力锚杆 （主动式锚杆）（主动式锚杆） 非预应力锚杆非预
14、应力锚杆 （被动式锚杆）（被动式锚杆）10数梗痉掉刺烫陪琉简萝抛补惭抚依拷勤杯词线赃哆壁嗽塑吃立营正逐宝伴sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计3.3.按锚固机理分为按锚固机理分为： 粘结式锚杆：水泥砂浆锚杆和树脂锚杆水泥砂浆锚杆和树脂锚杆 摩擦式(机械式)锚杆：管缝式锚杆和水胀式管管缝式锚杆和水胀式管状锚杆、胀壳式锚杆和楔缝式锚杆状锚杆、胀壳式锚杆和楔缝式锚杆11橙峪私万踌汪琅故修慷猴艺跳腑蛮绅势勤烷夷源萝弧嗽陀蹦赎姆瓶哥池慨sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计12遏埂宪胎息渐痉讳惯盔怨厄勇财偏痪锌屡吾潍腰寝滤揖蔽纳竿滚堂词墙绵sAAA6.4锚固结构设计sAAA
15、6.4锚固结构设计13廷攻昔照曰厨恃朗面鲸丘戳吃是蔷乓闽允割暖披镊窘勾者诛智初吁盏敢字sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计4.4.按锚杆杆体材料分为按锚杆杆体材料分为： 金属锚杆金属锚杆 木锚杆木锚杆 竹锚杆竹锚杆 钢筋混凝土锚杆钢筋混凝土锚杆5.5.按锚固体形态分为按锚固体形态分为： 圆柱型锚杆圆柱型锚杆 端部扩大型锚杆端部扩大型锚杆 连续球体型锚杆连续球体型锚杆6.6.按锚固部分大小分按锚固部分大小分：全长锚固式锚杆和端部锚固式锚杆14妥灵屈高赋泡疾蛛继脉俱屁眩趴铱闸昨冯彝三粱社邮沏寨早钵工奥罩吏象sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.2 6.4.2
16、锚固作用原理锚固作用原理6.4.2.16.4.2.1锚固系统锚固系统1.1.概念概念 在岩土加固工程中，如果以锚杆（索）作在岩土加固工程中，如果以锚杆（索）作为加固系统的主要构件，就形成了一个锚杆为加固系统的主要构件，就形成了一个锚杆（索）加固系统。简称锚固系统。（索）加固系统。简称锚固系统。2.2.单体锚杆组成单体锚杆组成 锚固系统中通常由很多单体锚杆组成。锚固系统中通常由很多单体锚杆组成。 单体锚杆有三大部分组成：杆体（拉杆），锚单体锚杆有三大部分组成：杆体（拉杆），锚头，锚固体。头，锚固体。15貉是鞍震盐搂差概嘛夸啦睁水涎钮普苗妹习惕功宰劝植翟簇莽搂歧万壳检sAAA6.4锚固结构设计sA
17、AA6.4锚固结构设计2.2.单体锚杆组成单体锚杆组成16睁强金然递寐幻夹顿君整踩蝗校溜宽酮殊禽医疹埋谦铣恋碎崩饮询宾弊鸭sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计2.2.单体锚杆组成单体锚杆组成17亨缺腾砸围鲍拇寻荣堑第吻贯沂腮郝庄泅嫩妙急包昏萝简皇踪遁映眨瓮造sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计锚头锚头 位于锚杆的外露端，通过它最终实现对锚杆位于锚杆的外露端，通过它最终实现对锚杆施加预应力，并将锚固力传给结构物或围岩。锚施加预应力，并将锚固力传给结构物或围岩。锚头由台座、承压板和紧固件等组成，必须保证：头由台座、承压板和紧固件等组成，必须保证：自身有足够的强度，并
18、能将集中力分散。自身有足够的强度，并能将集中力分散。自身有足够的强度，并能将集中力分散。自身有足够的强度，并能将集中力分散。杆体杆体 连结锚头和锚固体，作用是将来自锚头的拉连结锚头和锚固体，作用是将来自锚头的拉力传递给锚固体。通常利用其弹性变形的特性，力传递给锚固体。通常利用其弹性变形的特性，在锚固过程中对锚杆施加预应力。杆体通常由钢在锚固过程中对锚杆施加预应力。杆体通常由钢筋和钢管等制成。受拉张作用。筋和钢管等制成。受拉张作用。锚固体锚固体 位于锚杆的根部，它位于锚杆的根部，它将拉力从杆体传给地层将拉力从杆体传给地层将拉力从杆体传给地层将拉力从杆体传给地层。18嗅道萨省撮渣请次傅垫暑玖苞熬颂
19、拆捍顿涩蹦富嫉筒勃菜显讲洱疥竭粤睫sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计3.3.单体锚索组成单体锚索组成 随着锚固技术的发展，应用越来越广泛，处随着锚固技术的发展，应用越来越广泛，处理的工程的难度和规模也增大，要求锚杆承受的理的工程的难度和规模也增大，要求锚杆承受的荷载也越来越大荷载也越来越大锚索锚索 广义讲，锚索实际上是高承载力的锚杆。锚广义讲，锚索实际上是高承载力的锚杆。锚索组成仍为三大部分：索组成仍为三大部分：锚头，锚索体，锚固体。锚头，锚索体，锚固体。锚头，锚索体，锚固体。锚头，锚索体，锚固体。锚头：由垫板、锚环、锚塞和混凝土墩组成。锚头：由垫板、锚环、锚塞和混凝土墩组成
20、。锚索体：由高强钢丝、钢丝束、钢丝绳、钢铰锚索体：由高强钢丝、钢丝束、钢丝绳、钢铰线等制成。线等制成。锚固体：定位止浆环、扩张环、导向帽等。锚固体：定位止浆环、扩张环、导向帽等。19苔棠纫要疯哪卯软遇苟市魔渤吼厦埋粥倪箩迷氢咀赎貌堆巍穿壮妻忌骸碱sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计3.3.单体锚索组成单体锚索组成 20贿李生酱菱牲跌阑泰嘶撬务私搭茎回吭箕巨拼吨瞧垄槽工贪饥桂哉悼岩涯sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计3.3.单体锚索组成单体锚索组成 21坤瀑是豫盼矗勇苦瓜瓶江耗忌踌姆拒坛灼撂诛催娠映衷短擦盅不尾坏棘偶sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结
21、构设计3.3.单体锚索组成单体锚索组成 22次坚军龟沛高蒙矛掠搔叮舜典使风宁盗颓踊凡辜械寂侠贪完猛川歇泡键汝sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计3.3.单体锚索组成单体锚索组成 23付漠台共臼洋柑早湛脾版倪皋汝陀夜摔拽逸邵罩坤筛伊逢烃镭衔恬驭率另sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计4.4.锚杆的基本力学参数锚杆的基本力学参数1 1）抗拔力）抗拔力）抗拔力）抗拔力 锚杆在拉拔试验中承受的极限拉力，即锚固力。锚杆在拉拔试验中承受的极限拉力，即锚固力。2 2）握固（裹）力）握固（裹）力）握固（裹）力）握固（裹）力 锚杆杆体与粘结材料间的最大抗剪力。锚杆杆体与粘结材料间
22、的最大抗剪力。3 3）粘结力）粘结力）粘结力）粘结力 锚杆粘结材料与孔壁岩土之间的最大抗剪力。锚杆粘结材料与孔壁岩土之间的最大抗剪力。4 4）拉断力）拉断力）拉断力）拉断力 锚杆极限抗拉强度。锚杆极限抗拉强度。24浦凡骂踊索呈继包瞎躯畜雪盒尽讨断第篓侧颐邮幌睦陡样捍彝搬酮整麦片sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围稳定岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围稳定地层的抗剪强度来传递结构物地层的抗剪强度来传递结构物( (被加固物被加固物) )的拉的拉力，以稳定被加固体或保持地层开挖面自身的力，以稳定被加固体或保持地层开挖面自身的稳定。稳定。 由于岩土体
23、的复杂性，目前锚固作用的原理由于岩土体的复杂性，目前锚固作用的原理研究还不够深入。研究还不够深入。 悬吊作用原理悬吊作用原理6.4.2.2 6.4.2.2 锚固的基本原理锚固的基本原理25呜笺佐垣康材抢趋姜蛾践蛇汝晋析英影枉碧忽隘熊扣雌摹让剃蓄蛰吹屈就sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 组合梁作用原理 提高地层承载能力6.4.2.2 6.4.2.2 锚固的基本原理锚固的基本原理 挤压加固作用原理挤压加固作用原理 光弹实验证实光弹实验证实 复合作用复合作用26鸡娜绒芋腋委储糊所羚挥华锦茁兢鸡狭祭脆向寸奶边跳揩泡炮冯吻炽恃捻sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计岩土
24、锚固的主要功能岩土锚固的主要功能1 1）提供作用于结构物上，用来承受外荷的抗力，）提供作用于结构物上，用来承受外荷的抗力，其方向朝着与岩土相接触的点。其方向朝着与岩土相接触的点。2 2）使被锚固地层产生压应力区或对通过的岩石）使被锚固地层产生压应力区或对通过的岩石起加筋作用（非预应力锚杆）起加筋作用（非预应力锚杆）3 3）加固并增加地层强度，也相应的改善了地层）加固并增加地层强度，也相应的改善了地层的其它力学性能。的其它力学性能。4 4）当锚杆通过被锚固结构时，能使结构本身产）当锚杆通过被锚固结构时，能使结构本身产生预应力。生预应力。5 5）通过锚杆，使结构与岩石连锁在一起，形成）通过锚杆，使
25、结构与岩石连锁在一起，形成一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效一种共同工作的复合结构，使岩石能更有效的承受拉力和剪力。的承受拉力和剪力。6.4.2.2 6.4.2.2 锚固的基本原理锚固的基本原理27这鹃跳隐墩捎邦册乏追眠牟堆其权坟光趴践柑乖命州硒狡嫩墓胶繁瘸警咖sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计1.1.灌浆锚固的基本概念灌浆锚固的基本概念 用水泥砂浆（或水泥浆、化学浆液、树脂等）用水泥砂浆（或水泥浆、化学浆液、树脂等）将一组钢拉杆（粗钢筋或钢丝束等）锚固在伸向将一组钢拉杆（粗钢筋或钢丝束等）锚固在伸向地层内部的钻孔中。地层内部的钻孔中。 实际锚固工程中，水泥砂浆灌浆锚杆占
26、绝大多数！实际锚固工程中，水泥砂浆灌浆锚杆占绝大多数！2.2.砂浆锚固的传力过程砂浆锚固的传力过程 取锚固段为隔离体，当锚固段受力时，拉力（取锚固段为隔离体，当锚固段受力时，拉力（T T）首）首先通过钢拉杆周边砂浆的先通过钢拉杆周边砂浆的握裹力握裹力（u u）传递到砂浆中，然）传递到砂浆中，然后，再通过锚固段钻孔周边的地层后，再通过锚固段钻孔周边的地层粘结力粘结力（摩阻力）（摩阻力）（）传递到锚固的地层中。）传递到锚固的地层中。 由此可见，钢拉杆如受到拉力的作用，除了钢筋本身由此可见，钢拉杆如受到拉力的作用，除了钢筋本身要有足够的截面积（要有足够的截面积（A A）承受拉力外，锚杆的抗拔作用还）
27、承受拉力外，锚杆的抗拔作用还必须同时满足以下三个条件：必须同时满足以下三个条件：6.4.2.3 6.4.2.3 灌浆锚固作用原理灌浆锚固作用原理28茎伎兼抗延谤酚敢洼看谱昌靖淡剑穿等洒剿韶案淆号齿吱龄纬碾捉芝雀造sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计锚固段的砂浆对于钢拉杆的握裹力需能承受极限应力；锚固段的砂浆对于钢拉杆的握裹力需能承受极限应力；锚固段的地层对于砂浆的粘结力（摩阻力）需能承受锚固段的地层对于砂浆的粘结力（摩阻力）需能承受极限应力；极限应力；锚固土体在最不利的条件下仍能保持整体稳定性。锚固土体在最不利的条件下仍能保持整体稳定性。 其中前两条是影响灌浆锚杆抗拔力的主要因
28、素。其中前两条是影响灌浆锚杆抗拔力的主要因素。3.3.锚固段的砂浆对于钢筋的握裹力锚固段的砂浆对于钢筋的握裹力 在一般在一般较完整的岩层较完整的岩层较完整的岩层较完整的岩层中灌注的水泥砂浆抗压强度中灌注的水泥砂浆抗压强度应不低于应不低于30MPa30MPa。如果严格按照规定的灌浆工艺施工，。如果严格按照规定的灌浆工艺施工，岩层孔壁的粘结力一般大于砂浆的握裹力。因此，岩岩层孔壁的粘结力一般大于砂浆的握裹力。因此，岩层锚杆的抗拔力层锚杆的抗拔力TuTu和最小锚固长度一般取决于砂浆的和最小锚固长度一般取决于砂浆的握裹力。为此：握裹力。为此： Tu Tu d Le u d Le u29瘤翔占芳半肪熄忘
29、断豆桥贱灶眨米族烬屏抢锑盈听安尊驱荧尺袱秋血景腥sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计式中：式中：TuTu锚杆的极限抗拔力（锚杆的极限抗拔力（KNKN） d d刚拉杆的直径（刚拉杆的直径（mm） Le Le锚杆的有效锚固长度（锚杆的有效锚固长度（mm） u u砂浆对于钢筋的平均握裹应力（砂浆对于钢筋的平均握裹应力（KN/mKN/m2 2）上式中砂浆的平均上式中砂浆的平均握裹应力握裹应力握裹应力握裹应力u u是一个关键的数值。是一个关键的数值。dD砂浆anchorTiTi+1PiPi+1ui如图，Ti、Ti+1分别为锚杆在i、i+1断面上所受的拉力；Pi、Pi+1为i、i+1断面钢
30、筋的应力；ui为这一段砂浆对于钢筋的单位面积握裹力，则有：Li30锨阻拍款蜗旧死皱啸列梭诉窝舞泌间净坟覆敬颧截浑靖蝇痪徒枉途雹熔蒋sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 可见，只要将孔口内的钢筋分成不同的区可见，只要将孔口内的钢筋分成不同的区段，就可以根据各区段两端截面上的钢筋应力段，就可以根据各区段两端截面上的钢筋应力（P P）的数值，按上式计算求得各个区段中砂）的数值，按上式计算求得各个区段中砂浆对于钢筋的握裹力（浆对于钢筋的握裹力（u u）。）。 很多资料表明，砂浆对于钢筋的握裹力，很多资料表明，砂浆对于钢筋的握裹力，取决于砂浆与其周边以外砂浆之间的抗剪力，取决于砂浆与其周
31、边以外砂浆之间的抗剪力，也就是也就是砂浆本身的抗剪强度。砂浆本身的抗剪强度。砂浆本身的抗剪强度。砂浆本身的抗剪强度。 然而，锚孔内砂浆握裹应力的分布情况相然而，锚孔内砂浆握裹应力的分布情况相当复杂，在实际工作中，只考虑平均握裹应力当复杂，在实际工作中，只考虑平均握裹应力的数值，并研究其所需的锚固长度。的数值，并研究其所需的锚固长度。31忿城德跑说攒弄奎缎夷健抓坪殷盗驱捅垒铁匆禽尚开聚乍耀晰寻剩殷幂美sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 某些钢筋混凝土试验资料建议钢筋与混凝土之间某些钢筋混凝土试验资料建议钢筋与混凝土之间的握裹应力大约为其标准抗压强度的的握裹应力大约为其标准抗压强
32、度的10102020，据此，据此计算一根锚杆所需的最小锚固长度计算一根锚杆所需的最小锚固长度L Lemin,emin,并令锚杆钢筋并令锚杆钢筋的极限拉应力为的极限拉应力为 s s，则：，则： 按上式计算，在岩层中一般所需的按上式计算，在岩层中一般所需的锚固长度仅锚固长度仅锚固长度仅锚固长度仅1 12m2m就够了就够了就够了就够了，这已被铁道部科学研究院在多次岩层拉拔，这已被铁道部科学研究院在多次岩层拉拔试验中得到证实。试验资料表明：当采用热轧螺纹钢试验中得到证实。试验资料表明：当采用热轧螺纹钢筋作为拉杆时，在完整硬质岩层的锚孔中其应力传递筋作为拉杆时，在完整硬质岩层的锚孔中其应力传递深度不超过
33、深度不超过2m2m。影响岩层锚杆拉拔能力的主要因素是。影响岩层锚杆拉拔能力的主要因素是砂浆的握裹能力。砂浆的握裹能力。32慎用随捍懒厢课仕臃炸梦龟椒邹扯冰督游羹沾休糖懂媳酒追糖旬双笆沃幢sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 例如，当岩层锚固深度大于例如，当岩层锚固深度大于1.0m1.0m，采用，采用 25 25的的20MnSi20MnSi钢筋时，往往钢筋被拉断而锚固段不会从锚孔中钢筋时，往往钢筋被拉断而锚固段不会从锚孔中拔出；拔出； 32 32的的16MnSi16MnSi钢筋被拉到屈服点（钢筋被拉到屈服点（290KN290KN）；）；2 2 3232的的20MnSi20MnSi
34、钢筋被拉到屈服点（钢筋被拉到屈服点（550KN550KN）都未发现岩层）都未发现岩层有较明显的变化。有较明显的变化。 上述试验表明，一般钢拉杆在完整坚硬岩层中的锚上述试验表明，一般钢拉杆在完整坚硬岩层中的锚固深度只要超过固深度只要超过2m2m就足够了。就足够了。 但是，在使用中，必须判明以下情况：但是，在使用中，必须判明以下情况： 锚固区岩体是否稳定，是否有滑坡、塌方的可能。锚固区岩体是否稳定，是否有滑坡、塌方的可能。 节理分割的锚固区岩块，在受拉力后是否会产生松节理分割的锚固区岩块，在受拉力后是否会产生松动。动。 考虑到上述因素，建议灌浆锚固段达到岩层内部考虑到上述因素，建议灌浆锚固段达到岩
35、层内部（除去表面风化层）的深部（除去表面风化层）的深部不小于不小于不小于不小于4m4m。33硷浓劝辊兼吼项却领尖洪圭骆烯滋练庞忱蠕谴定蛀二抉捻柞喝栽顷闰警造sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计必须指出必须指出:（1）上述平均握裹应力和最小锚固长度只适用于锚固在岩层中的锚杆。如果锚孔灌浆是在土层中，则土层对于锚孔砂浆的单位粘结力（摩阻力）小于砂浆对钢筋的单位握裹力。因此，土层锚杆的最小锚固深度将受土层性质的影响。（2）风化层中钢筋应力和砂浆握裹力的分布都和新鲜岩层的情况有所不同（注意注意除去表面风化层除去表面风化层）34虎几秃清公疟泻翘均前孟转仍皖翠选懂谁爽捶负坍隅涂矾檬畦茧贝沙
36、砰裳sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计4.4.锚固段孔壁的抗剪强度（粘结力）锚固段孔壁的抗剪强度（粘结力） 在在风化岩层和土层中风化岩层和土层中， 锚杆的极限抗拔能力取决锚杆的极限抗拔能力取决于锚固段地层对于锚固段砂浆所能产生的最大粘结力于锚固段地层对于锚固段砂浆所能产生的最大粘结力（摩阻力）。应为：（摩阻力）。应为： Tu Tu DLeDLe 上式中：上式中：TuTu柱状锚体的极限抗拔力（柱状锚体的极限抗拔力（KNKN） D D锚杆钻孔的直径（锚杆钻孔的直径（mm） Le Le锚杆的有效锚固长度（锚杆的有效锚固长度（mm） 锚固段周边的抗剪强度（锚固段周边的抗剪强度（KPa
37、KPa） 锚固段周边抗剪强度（锚固段周边抗剪强度（ ）的数值受地层性质、）的数值受地层性质、锚杆的埋藏深度、锚杆类型和施工灌浆等许多复杂因锚杆的埋藏深度、锚杆类型和施工灌浆等许多复杂因素的影响。即便在相同深度处素的影响。即便在相同深度处 值也可能由于锚杆类值也可能由于锚杆类型和施工灌浆方法的类别而有较大变化。型和施工灌浆方法的类别而有较大变化。35灰斑翘细辛斩橡格腥声蛊疗阳赐螟淌纱衣艇体痉榷些安祖楷滇惑驰雁揪昔sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计锚杆孔壁与砂浆接触面的锚杆孔壁与砂浆接触面的抗剪破坏抗剪破坏抗剪破坏抗剪破坏，可能有三种：，可能有三种： 1) 1)砂浆接触面外围的地
38、层剪切破坏砂浆接触面外围的地层剪切破坏 2) 2)沿砂浆和孔壁的接触面剪切破坏沿砂浆和孔壁的接触面剪切破坏 3) 3)沿砂浆内的剪切破坏沿砂浆内的剪切破坏 一般而言，土层的强度是低于砂浆强度，所一般而言，土层的强度是低于砂浆强度，所以上述以上述3)3)通常不可能发生。如果施工灌浆工艺好，通常不可能发生。如果施工灌浆工艺好，则则2)2)也不可能发生，因此，土层锚杆孔壁对于砂也不可能发生，因此，土层锚杆孔壁对于砂浆的浆的粘结力取决于接触面外围的土层抗剪强度粘结力取决于接触面外围的土层抗剪强度粘结力取决于接触面外围的土层抗剪强度粘结力取决于接触面外围的土层抗剪强度。 即为：即为：=tg=tg+c +
39、c 式中式中c c锚固区土层的粘聚力锚固区土层的粘聚力 土的内摩擦角土的内摩擦角 孔壁周边法向压应力孔壁周边法向压应力36尚侵烛寸琐渠未晴喻勉抛贱轧韩耿睛洛蔷檬脯瘦赖唇大报咽学溅奋数恰尼sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3 6.4.3 锚固工程设计计算锚固工程设计计算6.4.3.16.4.3.1一般要求一般要求 在计划使用岩土锚杆时，应充分研究锚固工在计划使用岩土锚杆时，应充分研究锚固工程的安全性、经济性和施工的可行性。程的安全性、经济性和施工的可行性。1.1.设计前有关资料的调查和收集设计前有关资料的调查和收集 1) 1)场地地形条件场地地形条件 2) 2)周边已有
40、建筑物情况周边已有建筑物情况 3) 3)地下埋设物地下埋设物 4) 4)道路交通道路交通 5) 5)气象等气象等37叛扭珊荷搪馋丢眼幽朝幅钙恳凋戏妮垫素围鸿哑屯笆莹悉车章馁画瑟蹬商sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计2.2.工程地质勘察工程地质勘察 了解岩土体结构及有关物理力学参数、地下水了解岩土体结构及有关物理力学参数、地下水特征等资料。特征等资料。必须强调：必须强调：必须强调：必须强调： 有机质土层作为永久锚固的锚固地层，会引有机质土层作为永久锚固的锚固地层，会引起锚固体的腐蚀破坏；起锚固体的腐蚀破坏； 液限液限WWL L大于大于5050 的土层，由于其高塑性会引的土层，由
41、于其高塑性会引起明显蠕变，不能长久的保持恒定的锚固力；起明显蠕变，不能长久的保持恒定的锚固力； 相对密度相对密度DrDr小于小于0.30.3的松散地层，锚固体单位的松散地层，锚固体单位面积上的粘结力极低。面积上的粘结力极低。 以上三种未经处理的地层均不得作为永久锚以上三种未经处理的地层均不得作为永久锚以上三种未经处理的地层均不得作为永久锚以上三种未经处理的地层均不得作为永久锚杆的锚固底层。杆的锚固底层。杆的锚固底层。杆的锚固底层。3.3.有关临时和永久性锚杆有关临时和永久性锚杆 临时性锚杆：使用期限在临时性锚杆：使用期限在2 2年以内的工程锚杆年以内的工程锚杆 永久性锚杆：使用期限在永久性锚杆
42、：使用期限在2 2年以上的工程锚杆年以上的工程锚杆38亚先拦秧淳奸告窥丧茬到涕龚惠蜡仁魏哨释室坊驰卞空外陋减揭恕妨执葵sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.2 6.4.3.2 锚杆设计流程锚杆设计流程锚杆设计的内容包括：锚杆设计的内容包括： 计算外荷载（斜坡、挡墙、锚拉桩）计算外荷载（斜坡、挡墙、锚拉桩） 决定锚杆布置和安设角度决定锚杆布置和安设角度 锚杆锚固体尺寸设计锚杆锚固体尺寸设计 预应力钢筋确定预应力钢筋确定 稳定性验算稳定性验算 锚头设计锚头设计（流程图如下页）（流程图如下页）39梭兵酬化吭岂釜托隋愉艘答宅赞痪讫蝇寨掏蔓谰涕酵钾秽史监话伪作臆舀sAAA6.4
43、锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计调查与勘察计算作用在结构上的外力决定锚杆布置与安设角度锚固体设计决定锚杆设计的锚固力锚杆长度的确定锚杆预应力筋的设计锚固体尺寸是否满足设计要求锚杆稳定性验算是否满足要求岩体结构岩土性质临近的状况锚固地层位置锚固体形式安全系数锚固体直径锚固地层力学性质锚杆预应力值的决定锚杆锚头的设计否否否否40自蜘蹲械壶寄新耐锌口士舜谚恳梦搓萝翔亩棱铀置觉角市队悍肋澡骨泛完sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.3 6.4.3.3 锚杆布置和安设角度锚杆布置和安设角度 锚杆的布设应满足以下要求：锚杆的布设应满足以下要求：1 1）锚杆上覆地层厚不应小于
44、）锚杆上覆地层厚不应小于4m4m，以避免车辆行驶等反复荷，以避免车辆行驶等反复荷载的影响，也是为了不致由于较高注浆压力而使上覆岩体载的影响，也是为了不致由于较高注浆压力而使上覆岩体隆起。隆起。2) 2) 锚杆的水平和垂直间距一般不宜大于锚杆的水平和垂直间距一般不宜大于4m4m，以避免压力集，以避免压力集中，也不得小于中，也不得小于1.5m1.5m，以免，以免“ “群锚效应群锚效应” ”而降低锚固力；而降低锚固力；3) 3) 锚杆的安设角度，对基坑或近于直立的边坡而言，需考虑锚杆的安设角度，对基坑或近于直立的边坡而言，需考虑临近状况、锚固地层位置及施工方法。一般锚杆的俯角不临近状况、锚固地层位置
45、及施工方法。一般锚杆的俯角不小于小于1313，不大于，不大于45 45 ，以，以15-35 15-35 为好。俯角愈大，则有为好。俯角愈大，则有利于抵抗侧压力的水平分力愈小，而由于垂直分力加大，利于抵抗侧压力的水平分力愈小，而由于垂直分力加大，会引起护壁桩向下压力增大等不良影响。此外，在可能条会引起护壁桩向下压力增大等不良影响。此外，在可能条件下，锚杆锚固体应锚定于较好的地层中。件下，锚杆锚固体应锚定于较好的地层中。41岩圆歧重脏痛窘漾俐引街糯脯溢注内滩硼桩仰胖勺牡钾约妆犁鹿走兹佣若sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.3 6.4.3.3 锚杆布置和安设角度锚杆布置和
46、安设角度4) 4) 必须充分了解斜坡的地质状况，确定斜坡变形破必须充分了解斜坡的地质状况，确定斜坡变形破坏的模式后，才能决定锚杆布置位置。总原则是：坏的模式后，才能决定锚杆布置位置。总原则是：锚杆布置对斜坡产生最大抗力。锚杆布置对斜坡产生最大抗力。5) 5) 锚固体（段）应布置于较完整和坚硬的地层中，锚固体（段）应布置于较完整和坚硬的地层中，并通过比较选出与此地层相适应的内锚头。并通过比较选出与此地层相适应的内锚头。6 6）锚杆数量）锚杆数量mm应根据锚固工程所需加固力应根据锚固工程所需加固力T T和锚杆和锚杆设计锚固力设计锚固力NtNt确定，即：确定，即： m=T/Nt m=T/Nt42董冒
47、锡止耳羚怔烃泻砚笨更秃鸦镀熬宙滥彤养戒彼笺渐褒邵况绎匝料滇崇sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.4 6.4.3.4 边坡（滑坡）加固力计算边坡（滑坡）加固力计算平面破坏模式平面破坏模式假设锚杆加固力假设锚杆加固力T T以以 角穿过边坡的破坏面，则加固后边坡安全角穿过边坡的破坏面，则加固后边坡安全系数系数FsFs为：为：43窄洗趴哼刘窘昏盛侦徊纹鸳邑麓炭陷苫陌宅泥厅废耪虐胰爬丽仔搞靳姚肢sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计式中：式中：T T锚杆加固力锚杆加固力C C， 岩土的粘聚力和内摩擦角岩土的粘聚力和内摩擦角WW滑体的自重滑体的自重L L破坏面长度
48、破坏面长度U1U1破坏面上的静力上托力破坏面上的静力上托力U2U2满水时后缘拉裂缝中的静水压力满水时后缘拉裂缝中的静水压力FsFs边坡的安全系数边坡的安全系数a a，分别为边坡坡角和破坏面倾角分别为边坡坡角和破坏面倾角 锚杆方向与水平面的夹角锚杆方向与水平面的夹角44村省瓜愁毁玛溉沤奔净纤瑰积盏现羞哀快佑月藉岔恋检罚灾提睫您坦朋便sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计多滑块平面破坏模式多滑块平面破坏模式 多滑块平面破坏模式中最常见的是双滑块破坏模式。如不考虑所施加的加固力T，假定主动滑块处于极限平衡状态，则可求得边坡稳定系数为：式中：45响萎卞佬俊咋咳花十辫史挚玩鉴修兴寺败帘纤绕
49、封秃酣瘦瞧押闭咽兰牢虽sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计多滑块平面破坏模式多滑块平面破坏模式 如考虑作用于边坡上的加固力T，则安全系数Fs计算公式为：46废兢哭上矩痘惫翘碌翰睬惹纪晓挝爆涛姆远恕蔼备寸淖银谐感赎愈跳臆腆sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计圆弧形破坏模式圆弧形破坏模式式中：Wi第i条块自重； i第i条块破坏面倾角 Ui第i条块破坏面水压力边坡稳定系数： 当加固力T作用于剪切面时，其法向分力Pn和切向分力Pt有助于斜坡稳定。锚固后边坡的安全系数Fs为：47皮普瘟聘殴氟韭恢殖碉暑源袖钧蔫得刊栓符研恐竖笺酪十粥敏稿德亭字烷sAAA6.4锚固结构设计sA
50、AA6.4锚固结构设计式中：为锚杆轴线与破坏面法线的夹角 值得注意的是：平面破坏模式的上述加固力计算公式所得到的是单位厚度边坡所需的加固力。48奠频实傀拒漏尔蝇碱济纤酉整疹鸽年氧醒党沂锡捡莲票泌桶宦纵炸衡赫巫sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.5 6.4.3.5 锚杆结构设计锚杆结构设计1.1.锚杆极限锚固力及锚固体设计锚杆极限锚固力及锚固体设计 锚杆的极限锚固力随锚固形式不同，计算方法也有锚杆的极限锚固力随锚固形式不同，计算方法也有所不同，圆柱型锚杆的锚固力由锚固体表面与周围地层所不同，圆柱型锚杆的锚固力由锚固体表面与周围地层的摩擦力或砂浆的握固力提供。端部扩大型
51、锚杆的锚固的摩擦力或砂浆的握固力提供。端部扩大型锚杆的锚固力除此之外还有扩大部分的面承力。力除此之外还有扩大部分的面承力。圆柱型锚杆的锚固力圆柱型锚杆的锚固力P P和锚固段长度和锚固段长度LmLm49脆汗得撰竹褥担诧筷节擦梦原钎员烦稿丸医鲍哨甘捅碰笆嘉赴年烽尽嚣烽sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计式中：式中：P P 锚杆锚杆极限极限极限极限锚固力锚固力L Lmm 锚固段长度锚固段长度N Nt t 锚杆的设计锚固力锚杆的设计锚固力q qs s 锚固体表面与周围岩土体间的粘结强度锚固体表面与周围岩土体间的粘结强度d d 锚固体直径，一般为锚固体直径，一般为80-150mm80-1
52、50mm（土层中）（土层中）K K 锚杆安全系数锚杆安全系数 注注注注 ： （1 1）锚固体表面与周围地层间的粘结强度）锚固体表面与周围地层间的粘结强度q qs s 与许多因素有关，如：钻孔方法、岩土性质、渗与许多因素有关，如：钻孔方法、岩土性质、渗透性、抗剪强度、锚杆上覆地层厚度、灌浆压力等。透性、抗剪强度、锚杆上覆地层厚度、灌浆压力等。它一般不能精确确定，应由试验确定。结合国内外实它一般不能精确确定，应由试验确定。结合国内外实测结果，给出测结果，给出下表下表下表下表所示的粘结强度推荐值。但它仅用所示的粘结强度推荐值。但它仅用于初步设计时估算锚杆锚固力。于初步设计时估算锚杆锚固力。50巳侨唤
53、蜘头咨单湾揉蓖裔抓跟譬症结朗慰谦蠕碌妄乏十臂开凿轧猎噶腕靛sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计岩土种类岩土种类岩土状态岩土状态q qs s 值值（KpaKpa）淤泥质土淤泥质土20202525粘性土粘性土坚硬坚硬60607070硬塑硬塑50506060可塑可塑40405050软塑软塑30304040粉土粉土中密中密100100150150砂土砂土松散松散9090140140稍密稍密160160200200中密中密220220250250密实密实270270400400岩石岩石泥岩泥岩60060012001200风化岩风化岩60060010001000软质岩软质岩10001000
54、15001500硬质岩硬质岩150015002500250051约贬磺敌簿稗筑爷簧怖榷厢砰婴雍字尝掺胞役悯必谭彼甩苯徐脆穆堆弄入sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计（2 2）关于锚杆的安全系数）关于锚杆的安全系数K K 未形成统一标准，土层锚杆设计与施工规未形成统一标准，土层锚杆设计与施工规范规定为：范规定为：锚杆破坏后危害程度锚杆破坏后危害程度安全系数安全系数临时锚杆临时锚杆永久锚杆永久锚杆危害轻微、不构成公危害轻微、不构成公共安全问题共安全问题1.41.41.81.8危害较大、但公共安危害较大、但公共安全无问题全无问题1.61.62.02.0危害大、会出现公共危害大、会出现
55、公共安全问题安全问题1.81.82.22.252计迄渣道粕义凡旨蜕攫贯位耘具欣趁桓壕湿陪糟推帜美狂溪顽栖杉币韧哦sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计端部扩大型锚杆的锚固力和锚固段长度端部扩大型锚杆的锚固力和锚固段长度 （1 1）砂土中锚杆极限锚固力计算：）砂土中锚杆极限锚固力计算：53轿柳暂溶赞昭帜揭婴胡掐扔塑四猖词废餐种梨汞藩绚烁盅芍纷死音购址砌sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计则在外力作用下所需锚固段的长度由下式求得：则在外力作用下所需锚固段的长度由下式求得：式中：Nt锚杆设计轴向拉力值K锚杆安全系数qs粘结强度c c锚固力因素锚固力因素锚固力因素锚固力因
56、素h扩大头上覆土层厚度r土体重度54盼教捡评扔膛幸剔稚涝居官绣颧疆晓腔屏痰摘战诌壹睦蹲家癣拧规勺剐疤sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计端部扩大型锚杆的锚固力和锚固段长度端部扩大型锚杆的锚固力和锚固段长度实际工作中，若扩孔段长度L2较小，扩孔直径变化不大，则忽略锚孔直径变化带来的摩阻力差异，则锚固段长度Lm可按下式近似计算：55武弦帜宙镁颧亲鸵富隅迅蹲驮雏坡沂晃辕摸眷芍毙牢肋艾葵裙尚频先湖董sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计（2）粘土中锚杆极限锚固力计算同样，锚固段长度可由下式求得：式中：土体不排水抗剪强度， c c锚固力因素，可取9其它符号同前与砂土中类似：
57、近似计算公式为：56掳为首钡冤垂皋豆凳炙尊绚仪群幅妮栗备叹浊嘲毖的货灿伙变吨藉构卒褒sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计完整岩体中锚杆锚固力和锚固段长度完整岩体中锚杆锚固力和锚固段长度 以上是按锚杆锚固体与地层粘结强度确定锚固以上是按锚杆锚固体与地层粘结强度确定锚固力和锚固长度。在较完整岩体中（灌注的水泥砂浆力和锚固长度。在较完整岩体中（灌注的水泥砂浆抗压强度不低于抗压强度不低于30MPa30MPa），如果严格按照规定的灌），如果严格按照规定的灌浆工艺施工，岩层孔壁的粘结力一般大于砂浆的握浆工艺施工，岩层孔壁的粘结力一般大于砂浆的握裹力。因此，完整岩层锚杆的锚固力和锚固长度一裹
58、力。因此，完整岩层锚杆的锚固力和锚固长度一般取决于砂浆的握裹力，即：般取决于砂浆的握裹力，即：式中：ds锚杆直径；Lsm完整岩层中锚固段长度；s砂浆对锚杆的平均握裹力，一般由试验确定。57仆揖洒彭烈绢铱酝淬高梳揉瓮札叉量郸者狞画姿啃纠獭虚岛怕襟冶骗罢豌sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计完整岩体中锚杆锚固力和锚固段长度完整岩体中锚杆锚固力和锚固段长度 为安全起见，对极限锚固力作一定折减：为安全起见，对极限锚固力作一定折减：在实际设计计算中，应分别按锚固体与地层以及锚杆与水泥砂浆计算出锚固长度Lm和Lsm，然后，以大者作为锚固长度设计值。58偿穗糠织扩时华既西督缺想挺狭蜡瞪袜两束
59、茸旋宜睡情耶京可傣呼部纶凸sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计2.2.锚杆自由段长度的确定锚杆自由段长度的确定 一般锚杆自由段长度一般锚杆自由段长度 不宜小于不宜小于5.0m5.0m，以防，以防止由于锚具的缺陷或移动使施加的预应力出现止由于锚具的缺陷或移动使施加的预应力出现显著的衰减。同时，自由段一般应超过破裂面显著的衰减。同时，自由段一般应超过破裂面1.0m1.0m，以利于被锚固地层的稳定性和锚固的可，以利于被锚固地层的稳定性和锚固的可靠性。靠性。3.3.锚杆拉杆设计锚杆拉杆设计 锚杆的拉杆尽可能的采用抗拉强度高的材料，锚杆的拉杆尽可能的采用抗拉强度高的材料，如钢铰线、高强钢
60、丝或高强精轧螺纹钢筋等，如钢铰线、高强钢丝或高强精轧螺纹钢筋等，最大限度的减少钻孔和施加预应力的工作量。最大限度的减少钻孔和施加预应力的工作量。59侄邻盛晤蛔泌伎粗芒煤悉苯蒲遍医党官盟帖达坑享障蛆舷咽低馒翻悲座铸sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计设计轴向力小于设计轴向力小于500KN500KN（小预应力），长度小（小预应力），长度小于于20m20m的锚杆，通常采用普通的锚杆，通常采用普通 、 级钢筋。级钢筋。 大预应力（大预应力（ 500KN500KN）、长锚杆（）、长锚杆（ 20m 20m）或）或具有徐变的地层，锚杆采用钢绞线。其预应力具有徐变的地层，锚杆采用钢绞线。其预应
61、力损失量仅仅为普通钢筋的损失量仅仅为普通钢筋的1/71/7。锚杆拉杆的截面面积按下式确定：锚杆拉杆的截面面积按下式确定： A=K A=K Nt/fNt/fptkptk 式中：式中：AA锚杆拉杆截面积；锚杆拉杆截面积；NtNt锚杆设计锚杆设计轴向力；轴向力；KK锚杆安全系数；锚杆安全系数； f fptkptk钢丝、钢绞钢丝、钢绞线、钢筋强度标准值。线、钢筋强度标准值。对有腐蚀性地层的永久性锚杆，其钢筋直径应对有腐蚀性地层的永久性锚杆，其钢筋直径应增大增大2-3mm2-3mm，以增大锚杆的耐腐蚀性。，以增大锚杆的耐腐蚀性。3.3.锚杆拉杆设计锚杆拉杆设计60良句演研赞痈沟鲸元茁骡碴嫡贺扎夷庆巨大抄
62、衫磐频她宵刽柏盆肛羌抗曲sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计目的：使拉杆处在砂浆的中央，能均匀受力；使砂浆目的：使拉杆处在砂浆的中央，能均匀受力；使砂浆呈等厚度包裹拉杆，满足防腐要求（砂浆保护层厚度呈等厚度包裹拉杆，满足防腐要求（砂浆保护层厚度不得小于不得小于10mm10mm）。）。 对中器设计要求：满足功能要求；安装顺利对中器设计要求：满足功能要求；安装顺利设计范例（可因地制宜自行设计）设计范例（可因地制宜自行设计）4.4.锚杆拉杆对中器设计锚杆拉杆对中器设计61涎适意证榜铜顿个一喧忘峻悔烈浑湍妥甩聘掸安盈移勤苦莲淋割掂斗荷痛sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设
63、计6.4.3.6 6.4.3.6 锚头设计及锚杆的锁定荷载锚头设计及锚杆的锁定荷载1.1.锚头设计锚头设计 锚头设计考虑的因素锚头设计考虑的因素： 锚杆设计荷载、岩土体条件、支挡结构和施工锚杆设计荷载、岩土体条件、支挡结构和施工条件。条件。 设计要求设计要求： 1 1）锚头的传力台座的尺寸和结构构造应使台）锚头的传力台座的尺寸和结构构造应使台座具有足够的强度和刚度，不得产生有害的变座具有足够的强度和刚度，不得产生有害的变形，并符合钢筋混凝土设计规范要求。形，并符合钢筋混凝土设计规范要求。 2 2）锚具型号、尺寸的选取应保持锚杆预应力）锚具型号、尺寸的选取应保持锚杆预应力值的恒定，并满足机械零件
64、设计要求。值的恒定，并满足机械零件设计要求。 62绰孔债聚垫赵车掉邦帝拒摘攫泽臭凶拎毕阿烁检帚肃枉藕股滑淹阑辅刮殴sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.6 6.4.3.6 锚头设计及锚杆的锁定荷载锚头设计及锚杆的锁定荷载1.1.锚头设计锚头设计 锚头的组成：锚头的组成： 台座（支墩）、承压板（垫板）、台座（支墩）、承压板（垫板）、 紧固器（锚具）紧固器（锚具）台座通常由钢筋混凝土组成，其中台座通常由钢筋混凝土组成，其中 放置承压板的外表面必须设计成与放置承压板的外表面必须设计成与 锚杆垂直。按受压构件设计。锚杆垂直。按受压构件设计。承压板采用高强度钢板，起应力扩散作用
65、，要求变形小。承压板采用高强度钢板，起应力扩散作用，要求变形小。紧固器：钢筋螺母或钢绞线锚具紧固器：钢筋螺母或钢绞线锚具 1 1）螺母的尺寸和规格根据钢筋直径、螺纹规格和预应力）螺母的尺寸和规格根据钢筋直径、螺纹规格和预应力大小确定；大小确定； 2 2）钢绞线锚具根据可分为：）钢绞线锚具根据可分为：4 4孔、孔、7 7孔、孔、9 9孔、孔、1212孔、孔、1515孔等不同型式，可根据设计要求到厂家订做。国内常用孔等不同型式，可根据设计要求到厂家订做。国内常用的有的有OVMOVM、JMJM、QMQM锚具系列。锚具系列。63章橙遁誉掉贾识泪逮巾誓豢阎冲汹梆恒狭蔷熙慷黄泻胁乙侄典窃查琴飘芬sAAA6
66、.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.6 6.4.3.6 锚头设计及锚杆的锁定荷载锚头设计及锚杆的锁定荷载2.2.锁定荷载锁定荷载 对于锚杆，原则上可按锚杆设计轴向拉力值（工作对于锚杆，原则上可按锚杆设计轴向拉力值（工作荷载）作为预应力值而加以锁定。但具体工程中，锁荷载）作为预应力值而加以锁定。但具体工程中，锁定荷载应视锚杆的使用目的和地层性状而加以调整。定荷载应视锚杆的使用目的和地层性状而加以调整。岩体加固和边坡抗滑的锚固岩体加固和边坡抗滑的锚固 加固松动岩体、滑移边坡时，以设计拉力值为锁定荷加固松动岩体、滑移边坡时，以设计拉力值为锁定荷载为好。载为好。结构物背面地层为松散土
67、质结构物背面地层为松散土质 一般锁定荷载为设计拉力值的一般锁定荷载为设计拉力值的0.60.60.80.8。允许变形的结构物的锚固，可取设计拉力值的允许变形的结构物的锚固，可取设计拉力值的0.5-0.70.5-0.7倍倍作为锁定荷载。作为锁定荷载。预计地层有明显的徐变情况预计地层有明显的徐变情况 可先将锚杆张拉到设计拉力值的可先将锚杆张拉到设计拉力值的1.21.21.31.3倍，然后再退倍，然后再退到设计拉力值锁定。到设计拉力值锁定。64姨见搂挫故郎初闹昔液申嗽炊混童礁辫怕逐挽腊走及掳孩燕击萤舞叶辖博sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.7 6.4.3.7 锚杆稳定性验
68、算锚杆稳定性验算 锚杆有多种破坏形式，设计时必须仔细校锚杆有多种破坏形式，设计时必须仔细校核各种可能的破坏形式。因此，除了要求每根核各种可能的破坏形式。因此，除了要求每根锚杆必须能够有足够的承载力之外，还必须考锚杆必须能够有足够的承载力之外，还必须考虑包括锚杆和岩土体在内的虑包括锚杆和岩土体在内的整体稳定性整体稳定性。一般。一般是针对土层锚杆而言。是针对土层锚杆而言。 锚杆稳定性验算包括：外部稳定性验算和锚杆稳定性验算包括：外部稳定性验算和内部稳定性验算。内部稳定性验算。65窗靠警洒顶盐晓郭潍陪嫁肢邮谴淄艾初钱委汐厉姆城昏啮绵蚊咸富柳破辙sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计1)
69、1)外部稳定性是验算在锚固系统外的整体失稳外部稳定性是验算在锚固系统外的整体失稳 按土坡稳定性圆弧滑动验算；按土坡稳定性圆弧滑动验算；2)2)内部稳定性是验算在锚固系统边缘的整体失稳内部稳定性是验算在锚固系统边缘的整体失稳 按按KranzKranz简化法计算。简化法计算。66卞况廓焚忌黄典蓖额栓崩惧喘瘴舔泞最嘎澳救万纠材较狐湘恬肉巨匣垛铀sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计1.1.单排锚杆稳定性验算单排锚杆稳定性验算 从土质边坡内取一单元体，根据单元体的从土质边坡内取一单元体，根据单元体的极限平衡状态用力多边形图解法对锚杆稳定性极限平衡状态用力多边形图解法对锚杆稳定性进行验算。
70、进行验算。67踊拦尼灵潞蒋注舒惺规畴画盒琢千氦瞩陵支种摹凰奶搪抓缅炉京缀啊台放sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计 求得锚固土体处于极限平衡状态时，所能提供的锚杆最大拉力Tmax,则锚杆的稳定系数Kh： Kh= Tmax/Nt1.5（要求） 式中：Nt为锚杆设计轴向拉力2.2.双排锚杆稳定性验算双排锚杆稳定性验算 计算方法相同。68熬法企五逻辅酿入羡坑且祈怕相阐沂阳脸卉汐荤红占飘实辅梯衔兔糯唱市sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计6.4.3.8 6.4.3.8 锚杆的防腐设计锚杆的防腐设计 锚杆的使用寿命取决于锚杆的使用寿命取决于锚具及杆体的耐久性锚具及杆体的耐
71、久性锚具及杆体的耐久性锚具及杆体的耐久性，而，而影响其耐久性的最直接和最影响其耐久性的最直接和最主要的因素就是腐蚀主要的因素就是腐蚀主要的因素就是腐蚀主要的因素就是腐蚀。因。因此，锚杆特别是永久锚杆必须进行防腐设计。此，锚杆特别是永久锚杆必须进行防腐设计。 设计前，对锚杆的腐蚀环境，应进行充分的调查，设计前，对锚杆的腐蚀环境，应进行充分的调查，并选择适当的防护方法。并选择适当的防护方法。防腐设计的原则：防腐设计的原则：防腐设计的原则：防腐设计的原则：1)1)防腐方法不能影响锚杆各部件的功能。因此对锚杆的不防腐方法不能影响锚杆各部件的功能。因此对锚杆的不同部位要作不同的防腐结构设计。同部位要作不
72、同的防腐结构设计。2)2)防腐方法的确定还必须使防腐材料在施工期间免受损伤，防腐方法的确定还必须使防腐材料在施工期间免受损伤，并保证长期具有防腐效能。并保证长期具有防腐效能。3)3)永久性锚杆应采用双层防腐，临时性锚杆可采用简单防永久性锚杆应采用双层防腐，临时性锚杆可采用简单防腐（当腐蚀环境特别严重时，也应采用双层防腐）。腐（当腐蚀环境特别严重时，也应采用双层防腐）。69详很廊寞压吼洪臃限梆完捅躇瞒匙辈崇隘冰头抬菏窥更媒寥稠微报仆重哺sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计1.1.锚固体防腐锚固体防腐波形防护管防腐波形防护管防腐 永久性锚杆防腐用，防护管与锚杆间的空隙永久性锚杆防腐
73、用，防护管与锚杆间的空隙内填充环氧树脂、水泥砂浆；套管周围保护层厚内填充环氧树脂、水泥砂浆；套管周围保护层厚度不得小于度不得小于10mm10mm。水泥砂浆封闭防腐水泥砂浆封闭防腐 注意锚杆一定要居中，一般使用定位器。注意锚杆一定要居中，一般使用定位器。 保护层厚度：保护层厚度： 大于等于大于等于20mm20mm（永久性锚杆）（永久性锚杆） 大于等于大于等于10mm10mm（临时性锚杆）（临时性锚杆）防腐漆及沥青防腐防腐漆及沥青防腐 机械式内锚头锚杆用。机械式内锚头锚杆用。70抚窝武葛臻掂偶檄臀陵帝澈座贷抗韩住缚封搁簇镁狮描蝗臀痘促治砰确锣sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计2.
74、2.自由段防腐自由段防腐该段的防腐构造必须不影响张拉杆体的自由伸长。该段的防腐构造必须不影响张拉杆体的自由伸长。临时性锚杆防腐临时性锚杆防腐 用润滑油或防腐油漆涂刷后，再用塑料布包裹。用润滑油或防腐油漆涂刷后，再用塑料布包裹。永久性锚杆防腐永久性锚杆防腐 在临时性锚杆防腐方法之后，还要在塑料布上在临时性锚杆防腐方法之后，还要在塑料布上涂润滑油或防腐漆，最后套防腐塑料管。形成双涂润滑油或防腐漆，最后套防腐塑料管。形成双层防腐。层防腐。注：注：注：注：若自由段存在空隙，容易积存地下水，经上若自由段存在空隙，容易积存地下水，经上述防腐处理后，最后用水泥浆充填封死。述防腐处理后，最后用水泥浆充填封死。71茫艘菜眨贿苏店撒穆墅碾帚攒俱飞恶奠休历损娩沸扔虏于焊葡躲阐缮车佯sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计3.3.锚头防腐锚头防腐临时性锚杆锚头防腐临时性锚杆锚头防腐 沥青封闭永久性锚杆锚头防腐永久性锚杆锚头防腐 1）如锚杆不需要再次张拉，锚头涂润滑油、沥青后用混凝土封死。 2）如锚杆需要再次张拉，可采用盒具封闭，但盒具的空腔内必须用润滑油充填。72念晾助闹暑码撬疵侗颜扶惠涩粕脊魏伊诅船锅瘁晴懊篡液瑚考寿烹孙咖呵sAAA6.4锚固结构设计sAAA6.4锚固结构设计
