边坡锚固通常采用水泥砂浆(或水泥浆、化学浆液、树脂等)将一组杆体(钢筋或钢丝束等)锚固在边坡地层的钻孔深处,从而达到锚固效果。
实际锚固工程中,水泥砂浆锚杆占绝大多数。
1) 抗拔力:锚杆在拉拔试验中承受的极限拉力,即锚固力。
2) 握裹力:锚杆杆体与黏结材料间的最大抗剪力。
3) 黏结力:锚杆黏结材料与孔壁岩土间的最大抗剪力。
4) 拉断力:锚杆杆体的极限抗拉能力。
取锚固段为隔离体,当锚固段受力时,拉力首先由杆体周边砂浆的握裹力传递到砂浆中,然后通过锚固段钻孔周边的黏结力(或摩阻力)传递到锚固的地层中
若杆体受拉力作用,除杆体本身需有足够的截面积承受拉力以外,还必须同时满足以下三个条件,锚杆的抗拔作用才能有效发挥:
1)
锚固段砂浆对杆体的握裹力需能承受极限应力;
2)
锚固段砂浆对地层的黏结力需能承受极限应力;
3) 锚固段周围岩土体在最不利条件下仍能保持
整体稳定性。
√沿砂浆体与杆体的接触面破坏
√沿砂浆与地层的接触面破坏
√锚杆杆体受拉断、
√锚固段砂浆体剪切破、
√锚固段地层(土层或破碎岩体)剪切破坏
当锚固段较长时,初始荷载作用下,黏结应力峰值在临近自由段处,而锚固段下端的相当长度上,则不出现黏结应力;
随着荷载增大,黏结应力峰值向锚固段根部转移,但其前方的黏结应力则显著下降;
当达到极限荷载时,黏结应力峰值传递到接近锚固段根部,在锚固段前部较长的范围内,黏结应力值进一步下降,甚至趋近于零。
因此,能有效发挥锚固作用的黏结应力分布长度是有一定限度的,随锚固段长度的增加,平均黏结应力逐渐减小。
在较完整岩层中灌注的水泥砂浆抗压强度,一般不低于30MPa。若严格按照规定的灌浆工艺施工,岩层孔壁的黏结力通常大于砂浆的握裹力。因此,岩层锚杆的抗拔力Tu和最小锚固长度La min一般取决于砂浆的握裹力,即:
一般在岩层中所需的锚固长度仅需1~2m。
当采用热轧螺纹钢筋作为锚杆杆体时,在完整硬质岩层的锚杆中,其黏结(握裹)应力传递深度通常不超过2m。
但是,使用中必须判明如下情况:锚固段岩体是否稳定、是否可能发生滑坡或塌方、节理切割的锚固段岩块在受拉条件下是否产生松动等。考虑到上述不利因素,
建议灌浆锚固段达到岩层内部(不包括风化层)的长度应不小于4.5m。
在强风化岩层和土层中,锚杆的极限抗拔能力取决于锚固段砂浆对地层所能产生的最大黏结力(摩阻力),即:
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