一、概述
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,以达到预防和治理此类地质灾害的目的。
二、岩土锚固工程技术的发展历史
1.岩土锚固工程技术在国外的发展历史概况
岩土锚固技术在与岩土有关的工程中的应用可以追溯到19世纪末。1872年,英国在北威尔士露天页岩矿首次使用了锚杆支护。此后,美国从1910年开始在阿伯施莱辛的弗里登斯煤矿使用,20世纪40-50年代以后,锚杆在美国矿井下的成功应用引起了世界各国的重视和广泛推广,90年代煤矿锚杆支护几乎达到百分之百。德国在1912年开始在谢列兹矿的井下巷道采用锚杆支护,20世纪80年代以后,逐步改变了崇尚自己发明的U型钢支护,而转向推广应用锚杆支护技术,且锚杆技术在千米深井中得到应用。法国在20世纪60年代末锚杆使用量占2/3,80年代后,煤巷锚杆比例大幅提高。日本于1950年引进锚杆支护技术,20世纪70年代煤矿和隧道中使用锚杆的比例已经达到4.5 :3。澳大利亚从英国、法国等引进锚杆技术后,于20世纪80年代后期对锚杆支护技术的改进使锚杆支护技术提高了一个档次,并引起英国等国家的再学习,重新推动了锚杆支护技术的发展。目前在澳大利亚的煤矿巷道中基本上采用了锚杆支护技术。
2.岩土锚固工程技术在国内的发展历史概况
我国于20世纪50年代开始使用锚杆支护技术,至70年代前期还处于探索阶段,直至1978年才开始重点推广,至80年代向英国学习锚杆支护技术后推广到煤巷支护,90年代又向澳大利亚学习和引进成套先进的锚杆支护技术,目前已得到广泛的推广和应用。在一些矿区的锚杆支护巷道比例达到90%以上,有些矿井甚至达到了100%,取得了较好的技术和经济效益。
三、锚固工程技术存在的问题和发展趋势
1.锚固机理的认识亟待提高
锚固技术的关键首先是对锚固机理的认识。它包括两部分,即锚固对岩土体的加固作用和单根锚杆本身的受力问题。尽管现在有许多对锚固作用的解释 ,但这些解释多半是表面的和牵强的,或者只适用于一些特殊条件。因此,目前的技术标准主要是经验性的,设计和施工中还有许多盲目性;应该说,这是妨碍锚固技术向科学化发展的主要原因,也是锚固技术需要解决的重要问题。
2.锚固理论的研究应充分强调与实践相结合
锚固技术和其他岩土工程技术一样,不仅施工设计,而且施工过程对施工效果也有重要影响。因此,这些方面的研究也显得特别重要。但是,有关这一领域的研究几乎空白。这也是一项要求通过对锚固理论的深入认识去解决的关键问题。
3.应充分保证施工质量
锚固工程是一项隐蔽工程。在施工质量上一方面设计工程事故问题,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。因此,保证施工质量是发挥锚杆支护功能、提高锚固技术整体水平的重要因素。除人为因素之外,保证施工质量主要有两条途径,即配套性能良好的机械设备和机械化施工手段,以及科学的验收规程和相应的试验方法和要求。但目前对施工质量的重要意义认识不够。
4.加强监测反馈技术的发挥
岩土工程一方面在施工前有许多未知因素;另一方面,岩土材料破坏过程具有渐进性特点。因此,监测一方面可以确定这种“黑箱”或“灰箱”的内在状况;另一方面,即使岩土工程发展到较先进的水平,要预测后续情况仍不可缺少必要的检测手段。目前,尽管监测工作已有所进展,但其所起的反馈作用和指导作用却较难发挥。主要原因是由于施工和管理人员的理论水平偏低,对监测的认识不足,且缺少正确的指导方法,这是使今后的锚固技术更加科学而需要解决的重要问题。