巖土錨固工程技術(shù)的發(fā)展和存在的問題

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一、概述

　　巖土錨固是通過埋設(shè)在地層中的錨桿( 索)( 以下統(tǒng)稱錨桿) ,將結(jié)構(gòu)物與地層緊緊地聯(lián)鎖在一起,依賴錨桿與周圍地層的抗剪強(qiáng)度傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或使地層自身得到加固,從而增強(qiáng)被加固巖土體的強(qiáng)度,改善巖土體的應(yīng)力狀態(tài),以保持結(jié)構(gòu)物和巖土體的穩(wěn)定性,以達(dá)到預(yù)防和治理此類地質(zhì)災(zāi)害的目的。

　　二、巖土錨固工程技術(shù)的發(fā)展歷史

　　1.巖土錨固工程技術(shù)在國外的發(fā)展歷史概況

　　巖土錨固技術(shù)在與巖土有關(guān)的工程中的應(yīng)用可以追溯到19世紀(jì)末。1872年,英國在北威爾士露天頁巖礦首次使用了錨桿支護(hù)。此后,美國從1910年開始在阿伯施萊辛的弗里登斯煤礦使用,20世紀(jì)40-50年代以后,錨桿在美國礦井下的成功應(yīng)用引起了世界各國的重視和廣泛推廣,90年代煤礦錨桿支護(hù)幾乎達(dá)到百分之百。德國在1912年開始在謝列茲礦的井下巷道采用錨桿支護(hù),20世紀(jì)80年代以后,逐步改變了崇尚自己發(fā)明的U型鋼支護(hù),而轉(zhuǎn)向推廣應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù),且錨桿技術(shù)在千米深井中得到應(yīng)用。法國在20世紀(jì)60年代末錨桿使用量占2/3,80年代后,煤巷錨桿比例大幅提高。日本于1950年引進(jìn)錨桿支護(hù)技術(shù),20世紀(jì)70年代煤礦和隧道中使用錨桿的比例已經(jīng)達(dá)到4.5 :3。澳大利亞從英國、法國等引進(jìn)錨桿技術(shù)后,于20世紀(jì)80年代后期對(duì)錨桿支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)使錨桿支護(hù)技術(shù)提高了一個(gè)檔次,并引起英國等國家的再學(xué)習(xí),重新推動(dòng)了錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展。目前在澳大利亞的煤礦巷道中基本上采用了錨桿支護(hù)技術(shù)。

　　2.巖土錨固工程技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展歷史概況

　　我國于20世紀(jì)50年代開始使用錨桿支護(hù)技術(shù),至70年代前期還處于探索階段,直至1978年才開始重點(diǎn)推廣,至80年代向英國學(xué)習(xí)錨桿支護(hù)技術(shù)后推廣到煤巷支護(hù),90年代又向澳大利亞學(xué)習(xí)和引進(jìn)成套先進(jìn)的錨桿支護(hù)技術(shù),目前已得到廣泛的推廣和應(yīng)用。在一些礦區(qū)的錨桿支護(hù)巷道比例達(dá)到90%以上,有些礦井甚至達(dá)到了100%,取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　三、錨固工程技術(shù)存在的問題和發(fā)展趨勢

　　1.錨固機(jī)理的認(rèn)識(shí)亟待提高

　　錨固技術(shù)的關(guān)鍵首先是對(duì)錨固機(jī)理的認(rèn)識(shí)。它包括兩部分,即錨固對(duì)巖土體的加固作用和單根錨桿本身的受力問題。盡管現(xiàn)在有許多對(duì)錨固作用的解釋 ,但這些解釋多半是表面的和牽強(qiáng)的,或者只適用于一些特殊條件。因此,目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是經(jīng)驗(yàn)性的,設(shè)計(jì)和施工中還有許多盲目性;應(yīng)該說,這是妨礙錨固技術(shù)向科學(xué)化發(fā)展的主要原因,也是錨固技術(shù)需要解決的重要問題。

　　2.錨固理論的研究應(yīng)充分強(qiáng)調(diào)與實(shí)踐相結(jié)合

　　錨固技術(shù)和其他巖土工程技術(shù)一樣,不僅施工設(shè)計(jì),而且施工過程對(duì)施工效果也有重要影響。因此,這些方面的研究也顯得特別重要。但是,有關(guān)這一領(lǐng)域的研究幾乎空白。這也是一項(xiàng)要求通過對(duì)錨固理論的深入認(rèn)識(shí)去解決的關(guān)鍵問題。

　　3.應(yīng)充分保證施工質(zhì)量

　　錨固工程是一項(xiàng)隱蔽工程。在施工質(zhì)量上一方面設(shè)計(jì)工程事故問題,另一方面當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)甚至還難以分清是質(zhì)量問題還是設(shè)計(jì)問題。因此,保證施工質(zhì)量是發(fā)揮錨桿支護(hù)功能、提高錨固技術(shù)整體水平的重要因素。除人為因素之外,保證施工質(zhì)量主要有兩條途徑,即配套性能良好的機(jī)械設(shè)備和機(jī)械化施工手段,以及科學(xué)的驗(yàn)收規(guī)程和相應(yīng)的試驗(yàn)方法和要求。但目前對(duì)施工質(zhì)量的重要意義認(rèn)識(shí)不夠。

　　4.加強(qiáng)監(jiān)測反饋技術(shù)的發(fā)揮

　　巖土工程一方面在施工前有許多未知因素;另一方面,巖土材料破壞過程具有漸進(jìn)性特點(diǎn)。因此,監(jiān)測一方面可以確定這種“黑箱”或“灰箱”的內(nèi)在狀況;另一方面,即使巖土工程發(fā)展到較先進(jìn)的水平,要預(yù)測后續(xù)情況仍不可缺少必要的檢測手段。目前,盡管監(jiān)測工作已有所進(jìn)展,但其所起的反饋?zhàn)饔煤椭笇?dǎo)作用卻較難發(fā)揮。主要原因是由于施工和管理人員的理論水平偏低,對(duì)監(jiān)測的認(rèn)識(shí)不足,且缺少正確的指導(dǎo)方法,這是使今后的錨固技術(shù)更加科學(xué)而需要解決的重要問題。