本文是岩土工程专业工程硕士论文，主要研究预应力锚固研究与工程应用。

 第一章绪论

1.1问题的提出及研究意义

经过改革开放30年的高速发展，再加上国家4万亿建设资金的大规模投入，我国进入超大规模建设时期，基础建设是这次超大规模建设的主要阵地。在诸如水电工程、交通工程、能源工程等各种基础设施建设中，岩质边坡的稳定性问题一直重点和难点问题之一。目前，对于稳定性达不到要求的岩质边坡我们多数采用预应力铺索加闻技术。预应力铺索加固技术是近年来岩土工程学科的重要分支，该技术充分发挥了卷体本身的承载能力，将受固体与S体紧紧连接起来，利用锚体与若体的抗剪强度传递受固体的拉力从而控制岩体的变形，保证体的稳定性。加固处理后的边坡是在此之上进一步施工安全性的重要保障，因此对预应力铺固作用机理以及对锚索系统的运行状态监测进行深入的研究具有显著的经济和社会效益。

1.2国内外研究现状

1.2.1锚固技术的起源及发展

据记载，世界上最早使用锚固技术已经有100多年的历史，可以追溯到1890年的英W North Wales"。1890年：英_ North Wales煤矿加固工程中第一次使用钢筋加固不稳定岩体；1905年，美m也记载有类似加固工程，同样是在矿山中使用钢筋增强岩的稳定性；1912年美同阿桕施莱足的Friedens煤矿创造性地使用锚杆支护顶板，1918年在西利西安矿山有开创性的应用了锚索支护，但是当时的加固没有预应力荷载，近十五年后才出现真止意义的预应力销索，1934年法国工程师科因（A.Coyne)为提高阿尔及利亚Cheurfas大坝加高的稳定性，首次采用承载力达千吨的预应力锚索，在这次加固工程中A.Coyne共采用了 37根预应力描索进行加固，每根锚索由630根直径为5mm的高强度钢丝构成，描索间距6m，销头采用钢筋混凝上潘注设置在加高后的现顶上，20年后经检测其预应力仅有9%的损失。1957年，德国Bauer公司将预应力锚索应用在深基坑边坡防护小，首次尝试在不同底层条件下应出预应力错索并获得成功，获得土层预应力铺索的第个专利。此后，预应力铺索加固技术在越来越多的过程小得以应用。20世纪50年代以后，随着预应力技术的逐步提高，预应力锦固理论、设计、规范、标准等不断发展、完善，并衍生出锚索的保护手段、健康监测等衍生研究领域。中国在20世纪50年代末开始使用预应力锚固技术。开始也是运用于矿山支护，例如安怀煤矿、河北龙烟铁矿、湘潭猛矿等采用楔缝式岩锚支护巷道。1964年，安徽省梅山水库首次把预应力锚索加固技术成功应用在水库岩石琐基加固中，该项加固工程总共安装了 102根锚索，采用(P 5mm的高强度钢丝配制预应力筋，张拉强度最大为3200N每孔，采用混凝土柱状外锚头。此后，预应力铺固技术在我国多个领域如国防、水电、矿山、公路等多个领域内逐步推广应用。20世纪80年代以来，随着国内预应力锚固施工技术水平的不断提高，预应力锚索技术得到了迅猛发展，单孔安装最大荷载、单项工程应用错索数量不断刷新，错固技术发展飞速，在技术革新、理论研究、实际应用诸多方面成果斐然，特别是在岩土工程领域取得很多新成果，预应力铺固技术日趋成熟。1989年云南漫湾电站左岸边坡产生约10. 6万方的塌滑体，采用2200根1000?3000KN的预应力锚索进行加固治理，成功抑制了左岸边坡潜在的滑移。天生桥水电站采用预应力锚索加固技术治理滑坡，该工程共使用了 246根22rn~32m长，累计长度达7041m的锚索，铺索错索的设计描固力为11200KN〖m。长江三峡水利枢纽船闹边坡加固工程共使用了 2000多根3000KN及1000KN的预应力错索，成功的抑制了边坡变形，保证了边坡的稳定性在深基坑支挡工程中，预应力锚索占据重要地位，北京京城大厦地面以下23.5m采用预应力锚索进行支挡，是中国较深的基坑支护工程，另外，中国工商银行办公楼、天津百货大楼、北京东方广场、国家大剧院等等都采用预应力铺索加进行深基坑支挡。

第二章预应力锚索荷载传递机理及围岩受力研究

2.1引言

自预应力锚固技术诞生以来，销索的荷载传递机理研究一直成为焦点问题。但是由于预应力锚固和围岩的复杂多变性，荷载传递机理一直处于过多依赖工程经验的相对初级阶段，远不能达到实际工程要求错索设计过程中，假设销索销固段与围岩之间的剪应力为均勾分布，这与实测结果大多不相符合，然而锚固段与围岩之间的剪应力分布模式及荷载位移特性是预应力锚索设计的关键关系到描索设计的合理性及安全性。很多科研工作者在传统的拉力型锚索上实测了锚固段的剪应力，测试结果表明，销固段的侧阻力呈现不均匀分布状态,其峰值出现在错固段前部，然后逐步下降并趋于零。国内外学者针对这一特点总结出大量理论公式其中Phillips和Farme & Holmberg的研究最具有代表性。张继如教授等【33】认为围岩岩土与锚固体之间的剪应力与剪切位移呈线性关系，在此基础上建立起荷载传递的双曲函数模型公式，研究认为，预应力锚固体的剪切位移、摩擦阻力分布及临界铺固长度与错固体长度并没有关系，其主要影响因素是错固体弹性模量与错固体与围岩岩土体之间的剪切模量的比值。蒋中兴等使用三参数高斯曲线成功地表达出灌架体与孔壁之间剪应力在锚固段轴向的分布状态，灌衆体与孔壁之间剪应力在锚固段从起点处开始向后逐渐增大，直到最大值，然后以加速度锐减至曲线拐点处，接着以减速度降低到趋于零值。

第三章预应力锚索应力亏损机理及锚固长期性能研究 ...........38

3.1引言..........38

3.2预应力亏损机理研究 ..........40

3.3改善预应力锚索锚固长期性能措施.......... 50

3.4本章小结.......... 53

第四章预应力锚索工程应用.......... 55

4.1引言.......... 55

4.2高边坡地形及地质.......... 55

4.2.1左岸高边坡地形 ..........55

4.2.2地质分析 ..........56

4.3边坡变形机及破坏模式制分析.......... 56

4.4稳定分析 ..........81

4.6预应力锚索设计.......... 93

4.7预应力锚索主要施工工序.......... 98

4.8本章小结..........102

结论

预应力铺索铺固系统能够有效的激发岩土体潜在承载能力，充分发挥岩土体自身强度，提高岩土体的自身稳定性，且其施工工程量小、安全性高、工期快、消耗小，具有极高的投入产出比。该锚固技术自诞生以来就颇受工程设计者及施工人员的青睐，在诸如水利、公路、铁路等各种加固丄程中广泛应用。本文针对预应力锚索的荷载传递机理、预应力铺索的应力亏损机理及预应力铺索长期性能进行系统研究。结合实际高边坡预应力描索加固工程提出边坡变形机制分析方法及边坡稳定性分析方法，并基于发明专利“压力分散型锚索的内锚固承载体”进行预应力铺索的设计，同时对预应力锚索施工过程进行探讨研究。在预应力描索监测方面，文章分析了基于磁通量传感器的检测系统，并主要对光纤光栅的检测于?段进行研究。

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