巖土錨固工程技術的發(fā)展和存在的問題

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一、概述

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

　　二、巖土錨固工程技術的發(fā)展歷史

　　1.巖土錨固工程技術在國外的發(fā)展歷史概況

　　巖土錨固技術在與巖土有關的工程中的應用可以追溯到19世紀末。1872年,英國在北威爾士露天頁巖礦首次使用了錨桿支護。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40-50年代以后,錨桿在美國礦井下的成功應用引起了世界各國的重視和廣泛推廣,90年代煤礦錨桿支護幾乎達到百分之百。德國在1912年開始在謝列茲礦的井下巷道采用錨桿支護,20世紀80年代以后,逐步改變了崇尚自己發(fā)明的U型鋼支護,而轉向推廣應用錨桿支護技術,且錨桿技術在千米深井中得到應用。法國在20世紀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年引進錨桿支護技術,20世紀70年代煤礦和隧道中使用錨桿的比例已經(jīng)達到4.5 :3。澳大利亞從英國、法國等引進錨桿技術后,于20世紀80年代后期對錨桿支護技術的改進使錨桿支護技術提高了一個檔次,并引起英國等國家的再學習,重新推動了錨桿支護技術的發(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技術。

　　2.巖土錨固工程技術在國內(nèi)的發(fā)展歷史概況

　　我國于20世紀50年代開始使用錨桿支護技術,至70年代前期還處于探索階段,直至1978年才開始重點推廣,至80年代向英國學習錨桿支護技術后推廣到煤巷支護,90年代又向澳大利亞學習和引進成套先進的錨桿支護技術,目前已得到廣泛的推廣和應用。在一些礦區(qū)的錨桿支護巷道比例達到90%以上,有些礦井甚至達到了100%,取得了較好的技術和經(jīng)濟效益。

　　三、錨固工程技術存在的問題和發(fā)展趨勢

　　1.錨固機理的認識亟待提高

　　錨固技術的關鍵首先是對錨固機理的認識。它包括兩部分,即錨固對巖土體的加固作用和單根錨桿本身的受力問題。盡管現(xiàn)在有許多對錨固作用的解釋 ,但這些解釋多半是表面的和牽強的,或者只適用于一些特殊條件。因此,目前的技術標準主要是經(jīng)驗性的,設計和施工中還有許多盲目性;應該說,這是妨礙錨固技術向科學化發(fā)展的主要原因,也是錨固技術需要解決的重要問題。

　　2.錨固理論的研究應充分強調(diào)與實踐相結合

　　錨固技術和其他巖土工程技術一樣,不僅施工設計,而且施工過程對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,有關這一領域的研究幾乎空白。這也是一項要求通過對錨固理論的深入認識去解決的關鍵問題。

　　3.應充分保證施工質(zhì)量

　　錨固工程是一項隱蔽工程。在施工質(zhì)量上一方面設計工程事故問題,另一方面當出現(xiàn)問題時甚至還難以分清是質(zhì)量問題還是設計問題。因此,保證施工質(zhì)量是發(fā)揮錨桿支護功能、提高錨固技術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械設備和機械化施工手段,以及科學的驗收規(guī)程和相應的試驗方法和要求。但目前對施工質(zhì)量的重要意義認識不夠。

　　4.加強監(jiān)測反饋技術的發(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性特點。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)展到較先進的水平,要預測后續(xù)情況仍不可缺少必要的檢測手段。目前,盡管監(jiān)測工作已有所進展,但其所起的反饋作用和指導作用卻較難發(fā)揮。主要原因是由于施工和管理人員的理論水平偏低,對監(jiān)測的認識不足,且缺少正確的指導方法,這是使今后的錨固技術更加科學而需要解決的重要問題。