巖土加固技術(shù)復(fù)習(xí)

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院巖土加固技術(shù)復(fù)習(xí)思考題一、專業(yè)名詞解釋1. 錨桿：工程上的受拉桿件錨固：錨桿所起的作用錨固力：?jiǎn)胃^桿錨固在巖土中的牢固程度，常常用錨固力來表示，一般采用錨桿的拉拔實(shí)驗(yàn)來確定錨桿的錨固力，有時(shí)也把錨固作用稱為錨固力。錨固技術(shù)：是采用錨桿或以錨桿為主，結(jié)合其他方法，用以巖土加固，或作為巖土工程支護(hù)手段的巖土體加固和支護(hù)技術(shù)的總稱。2. 注漿：又稱為灌漿，是利用壓力降能固化的漿液通過鉆孔注入巖土孔隙或構(gòu)筑物的裂隙中，使巖土體或構(gòu)筑物的物理力學(xué)性能得到改善的一種方法。滲透注漿：是使?jié){液滲透擴(kuò)散到土粒間的孔隙中，凝固后達(dá)到土體加固和止水的目的。壓密注漿：是注入極稠的漿液，

2、形成球形或圓柱體漿泡，壓密周圍土體，使土體產(chǎn)生塑性變形，但不使土體產(chǎn)生劈裂破壞。劈裂注漿：是在較高的注漿壓力下，把漿液注入到滲透性小的土層中，漿液擴(kuò)散呈脈絡(luò)分布。3. 錨注支護(hù)技術(shù)：錨桿和噴射混凝土常在一起使用，稱為錨噴支護(hù)，錨噴和注漿的聯(lián)合的一種較好的支護(hù)形式。4. 土釘：用來加固和同時(shí)錨固現(xiàn)場(chǎng)原位土體的細(xì)長(zhǎng)桿件。土釘墻：一種原位土體加筋技術(shù)，土釘加固常和噴射混凝土一起使用，由被加固土體、土釘和面層組成5. 預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)：通過對(duì)錨索體的張拉，形成對(duì)周圍材料的壓力作用以提高巖土體抗破壞能力；同時(shí)，當(dāng)巖土體有可能出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)被這部分壓力作用所抵消，可以減少巖土體內(nèi)的拉應(yīng)力的一種支護(hù)技術(shù)。6

3、. 超前支護(hù):是指對(duì)尚未開挖的巖土體進(jìn)行預(yù)支護(hù)，預(yù)防其在開挖時(shí)的冒落或塌落。超前錨桿預(yù)支護(hù)技術(shù)：在工作面向前方布置傾斜式錨桿，使錨桿伸到即將要開挖的部分，在開挖前對(duì)這部分圍巖進(jìn)行支護(hù)，預(yù)防其在在開挖時(shí)的冒落或塌落的支護(hù)技術(shù)。小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)：是指采用錨注的形式進(jìn)行超前支護(hù)，可將破碎的圍巖固結(jié)和錨固成一個(gè)整體，從而顯著提高圍巖的自承載能力。管棚式超前支護(hù)技術(shù): 管棚法是沿開挖輪廓周線，鉆設(shè)與隧道軸線平行的鉆孔，而后插入不同直徑的鋼管，并向管內(nèi)注漿，固結(jié)管周邊的圍巖，并在預(yù)定的范圍內(nèi)形成棚架的支護(hù)體系。7. 張拉型錨索：錨索體所施加的預(yù)應(yīng)力對(duì)砂漿、水泥漿或樹脂固結(jié)體產(chǎn)生張拉力作用。從而對(duì)圍巖實(shí)施

4、主動(dòng)支護(hù)作用。壓力型錨索：通過錨索底部的端部壓板對(duì)漿液固結(jié)體的壓力實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力，從而產(chǎn)生對(duì)圍巖的約束作用。荷載分散型錨索：考慮到預(yù)應(yīng)力作用的過分集中對(duì)固結(jié)體以及巖土體受力的不利，采用在錨索孔長(zhǎng)度上將錨索預(yù)應(yīng)力分散，這樣就形成了荷載分散型錨索。8. 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁技術(shù)：在抗滑樁頂使用預(yù)應(yīng)力錨索施加與位移相反的反向力控制樁頂位移，使抗滑樁的受力更合理，大幅度減少樁身內(nèi)力、樁的橫截面及埋深的技術(shù)。9. 超細(xì)水泥漿液：由極細(xì)的水泥漿顆粒組成，其平均粒徑為4微米，最大粒徑約等于10微米，比表面積在8000cm2/g以上。無機(jī)注漿材料： 包括單液水泥類、水泥水玻璃類、粘土類、水玻璃類、水泥粘土類等有機(jī)注漿

5、材料：包括丙烯酰胺類、木質(zhì)素類、脲醛樹脂類、聚氨酯類、聚乙烯醇類、甲基丙烯酸甲酯類、丙烯酸鹽類等。10. 牛頓型漿液：牛頓流體是指流變曲線是通過原點(diǎn)的直線的粘性流體。賓漢姆型漿液：賓漢姆流體是指流變曲線不通過原點(diǎn)的直線的塑性流體。11. 高壓噴射注漿技術(shù)：利用工程鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)處理的深度后，用高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置，通過安裝在鉆桿桿端置于孔底的特殊噴嘴，向周圍土體高壓噴射固化漿液，同時(shí)鉆桿以一定的速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，并強(qiáng)制與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結(jié)體。12.深樁與淺樁：當(dāng)樁的埋入深度超過反彎點(diǎn)深度a時(shí)，是深埋樁；反之，淺埋樁

6、。13.全長(zhǎng)錨固：錨桿的約束作用主要由錨桿或粘結(jié)材料的剪切應(yīng)力提供。端頭錨固：錨桿受拉對(duì)巖石產(chǎn)生約束作用。14.預(yù)應(yīng)力損失：由于預(yù)應(yīng)力混凝土生產(chǎn)工藝和材料的固有特性等原因，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力值從張拉錨固直到構(gòu)件安裝使用的整個(gè)過程中不斷降低，這種降低的應(yīng)力值，稱為預(yù)應(yīng)力損失。15.花管注漿：在注漿管前端的一段管上打許多直徑25mm小孔，使?jié){液從小孔水平地噴到地層里。16.三重管旋噴注漿法：三管旋噴法使用分別輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重注漿管。二、簡(jiǎn)要回答下列問題1 簡(jiǎn)要介紹巖土注漿技術(shù)的應(yīng)用范圍。注漿法在土木工程的各個(gè)領(lǐng)域中，特別是在水電工程、井巷工程中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為不可缺少的施工方法。它

7、的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：建筑物地基的加固提高地基承載力，提高樁基承載力；土坡穩(wěn)定件加固提高土體抗滑能力；擋土墻后土體的加固增加土的抗剪能力，減小土壓力；已有建筑混凝土裂縫缺陷的修補(bǔ)一一混凝土構(gòu)筑物補(bǔ)強(qiáng)；壩基的加固及防滲提高巖土體密實(shí)度，改善其力學(xué)性能，減小透水性，增強(qiáng)抗?jié)B能力；地下構(gòu)筑物的止水及加固增強(qiáng)土體的抗剪能力，減小透水性；井巷工程中的加固及止水改善巷道圍巖的物理力學(xué)特性；裂隙巖體的止水和破碎巖體的補(bǔ)強(qiáng)提高巖體整體性；動(dòng)力基礎(chǔ)的抗震加固提高地基土抗震能力。2 說明邊坡工程穩(wěn)定性分析方法與步驟。方法：穩(wěn)定性安全系數(shù)的方法平面單滑面滑動(dòng)破壞穩(wěn)定性分析多滑塊平面滑動(dòng)穩(wěn)定性分析圓弧形滑面穩(wěn)定性

8、分析：瑞典條分法、畢肖普法步驟： 見題63 說明巖土支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析方法。（影響巖土邊坡穩(wěn)定性的因素：主要有巖土性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、水的作用、風(fēng)化作用、地震、地應(yīng)力、地形地貌和人為因素。）確定埋置深度是支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算的關(guān)鍵淺埋樁：認(rèn)為埋入端頭是固定鉸接。深埋樁：采用等值梁計(jì)算，認(rèn)為作用在樁上的水平力處于平衡狀態(tài)。擋土墻：與土坡穩(wěn)定計(jì)算方法相同，采用穩(wěn)定安全系數(shù)的方法。擋土墻的穩(wěn)定性主要從以下三個(gè)方面評(píng)價(jià)：作用在擋土墻上抗傾覆力矩與致傾覆力矩之比1.5；作用在擋土墻底面的抗滑力與滑動(dòng)力之比1.3；擋土墻下臥地層應(yīng)滿足地基承載力要求。4簡(jiǎn)要說明錨桿支護(hù)材料的主要類型與發(fā)展?fàn)顩r。P30錨桿支護(hù)材

9、料主要有桿體、固結(jié)機(jī)構(gòu)或粘結(jié)材料、托盤、螺帽等。常用的桿體材料主要是各種鋼筋，包括圓鋼、螺紋鋼和專用鋼材。國(guó)內(nèi)煤礦還采用經(jīng)濟(jì)的竹、木錨桿。（單向左旋無縱筋螺紋鋼）粘結(jié)材料：水泥質(zhì)粘結(jié)材料和樹脂類粘結(jié)材料。4 簡(jiǎn)要介紹錨桿支護(hù)的最大水平應(yīng)力理論。P40（1）最大水平應(yīng)力理論的基本觀點(diǎn)：最大水平應(yīng)力理論認(rèn)為，礦井巖層的水平應(yīng)力通常是大于垂直應(yīng)力(即水平應(yīng)力為最大主應(yīng)力)。因此，錨桿支護(hù)應(yīng)考慮水平應(yīng)力的影響。水平應(yīng)力對(duì)巷道穩(wěn)定影響有三種情況，即最大水平應(yīng)力和巷道走向平行、垂直和斜交。以平行狀況為最佳(對(duì)穩(wěn)定影響最小，對(duì)頂、底板的穩(wěn)定狀況最有利);以垂直狀況最不利;在斜交時(shí)對(duì)巷道的破壞往往在先進(jìn)人新巖

10、層的一幫。最大水平應(yīng)力理論還認(rèn)為，由于最大水平應(yīng)力基本沿層理方向，巖層容易出現(xiàn)水平錯(cuò)動(dòng)和離層，以及沿軸向的巖層膨脹(巷道兩幫收縮)。于是錨桿起到約束離層和抑制巖層膨脹的作用。（2）最大水平應(yīng)力理論的認(rèn)識(shí)和分析：最大水平應(yīng)力理論反映了地應(yīng)力測(cè)量的基本情況。世界實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果是：豎直應(yīng)力基本符合重力值，水平應(yīng)力在深于150 m以后有許多超過豎直應(yīng)力；而在3000 m以后將趨近于1，變化點(diǎn)在800 m左右。無論矩形或拱形巷道，開挖以后的頂板主應(yīng)力均發(fā)生主應(yīng)力轉(zhuǎn)向水平的情況。因此，從力學(xué)原理講,巷道的布置應(yīng)順著最大水平應(yīng)力方向。（3）缺點(diǎn)：“最大水平應(yīng)力”僅僅是地應(yīng)力的賦存特點(diǎn)，和錨桿的本質(zhì)沒有聯(lián)系；原

11、巖應(yīng)力盡管水平占多數(shù)，但由于錨桿施工是在巷道開挖之后，而對(duì)于巷道開挖之后的怨言而言，是否以水平應(yīng)力為主，該理論并沒有說明；除頂板外，實(shí)際也可能與之不符；錨桿的作用在理論中沒有充分說明；影響錨桿支護(hù)成功的因素很多，絕非支護(hù)理論的正確與否所完全決定的。6說明錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的主要方法及需要確定的主要參數(shù)。方法：工程類比法（經(jīng)驗(yàn)法）、分析法（有限元法）對(duì)于淺埋隧道工程：由太沙基公式計(jì)算荷載高度。通過荷載高度可以確定錨桿的工作長(zhǎng)度，以及按懸吊理論計(jì)算錨桿荷載（錨固力），然后是其他錨桿參數(shù)。對(duì)于礦山巷道工程：通常采用工程類比法確定錨固力、錨桿長(zhǎng)度和間排距等參數(shù)，然后可以用其他一些方法核算、修正。最后設(shè)計(jì)錨桿

12、的具體細(xì)節(jié)。對(duì)于基坑或邊坡工程：邊坡工程的設(shè)計(jì)計(jì)算首先要確定可能的滑動(dòng)面位置，然后比較滑動(dòng)力和抗滑力或者滑動(dòng)力矩與抗滑力矩，通過錨桿提供的抗剪力、抗滑力矩使設(shè)計(jì)滿足穩(wěn)定性參數(shù)。參數(shù)：錨桿長(zhǎng)度，錨桿直徑，錨桿間排距，巖石性質(zhì)參數(shù)、地應(yīng)力參數(shù)、巷道幾何參數(shù)7說明錨注加固結(jié)構(gòu)概念及其支護(hù)機(jī)理。錨噴和注漿的聯(lián)合。支護(hù)機(jī)理：采用內(nèi)注漿錨桿注漿，可以利用漿液封堵圍巖裂隙，隔絕空氣，防止圍巖風(fēng)化，且能防止圍巖被水浸濕而降低圍巖的本身強(qiáng)度；注漿后漿液將松散破碎的圍巖膠結(jié)成整體，提高了巖體強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)利用圍巖本身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分；且與原巖形成一個(gè)整體，在動(dòng)壓作用下其震動(dòng)頻率與原巖一致而不易產(chǎn)生破壞；注漿后使得

13、噴層壁后充填密實(shí)，保證荷載能均勻地作用在噴層和支架上，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)而首先破壞；利用內(nèi)注漿錨桿注漿充填圍巖裂隙，配合錨噴支護(hù)，可以形成一個(gè)多層有效組合拱結(jié)構(gòu)，即噴網(wǎng)組合拱、錨桿壓縮區(qū)組合拱及漿液擴(kuò)散加固拱，從而擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力；注漿后使得作用在拱頂上的壓力能有效地傳遞到兩墻，通過對(duì)墻的加固，又能把荷載傳遞到底板；同時(shí)由于組合拱厚度的加大，又能減小作用在底板上的荷載集中度，從而減小底板巖石中的應(yīng)力，減弱底板的塑性變形，減輕底股；且底板的穩(wěn)定，有助于兩墻的穩(wěn)定。在底板及兩墻穩(wěn)定的情況下，又能保持拱頂?shù)姆€(wěn)定；注漿加固后能使普通端錨錨桿實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，從

14、而提高了錨桿的錨固力和可靠性，保證了支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；且內(nèi)注漿錨桿本身亦為全長(zhǎng)錨固錨桿，它們共同將多層組合拱聯(lián)成一個(gè)整體，共同承載，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性；注漿使得支護(hù)結(jié)構(gòu)的斷面尺寸加大，這樣圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載所產(chǎn)生的彎矩減小，降低了支護(hù)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。因此，支護(hù)結(jié)構(gòu)能承受更大的荷載，從而提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性。8說明土釘支護(hù)的組成及其作用。土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)包括土體內(nèi)的桿體(土釘)、面層結(jié)構(gòu)和排防水系統(tǒng)三部分組成。土釘在整個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)中扮演主要角色，它可以增加復(fù)合體的抗拉、抗剪能力，可以阻止、推遲和延緩?fù)馏w的塑性流動(dòng)和滑塌。面層噴射混凝土與網(wǎng)可使分布在土體

15、中的土釘共同作用，一旦局部一個(gè)或幾個(gè)土釘達(dá)到了極限狀態(tài)，則推力可以通過面層轉(zhuǎn)移到其余土釘上去，限制坡面膨脹和局部塌落，保持坡面的完整性，起護(hù)坡作用，如防止降雨的沖刷等。 土釘加固常常要求配設(shè)排水設(shè)施，以避免地表水的滲流造成對(duì)噴混凝土的動(dòng)水壓力，或因?yàn)樵谕玲敿庸虆^(qū)域內(nèi)形成飽和土而降低土體強(qiáng)度與土和土釘?shù)慕Y(jié)合力。9說明土釘支護(hù)加固的基本原理。土釘加固后可提高土體強(qiáng)度 土釘和面層結(jié)構(gòu)形成新的擋墻結(jié)構(gòu)，可以提供更高的承載能力使土體處于三向應(yīng)力狀態(tài)10說明土釘加固作用的主要特點(diǎn)。土釘是一種被動(dòng)支護(hù) 土釘施工幾乎和土坑開挖同步進(jìn)行 布置比較密集 輔有面板結(jié)構(gòu) 適應(yīng)性強(qiáng)，適用面寬 施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)土層擾動(dòng)小

16、，成本低11說明土釘加固結(jié)構(gòu)的破壞形式。加固體內(nèi)的整體失穩(wěn)破壞 加固體外失穩(wěn)破壞 局部破壞 面層超量變形12說明土釘加固設(shè)計(jì)與驗(yàn)算的基本內(nèi)容。（1）土釘墻（體）穩(wěn)定計(jì)算土釘墻抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算；土釘墻抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算；土釘墻底部地基承載能力驗(yàn)算。（2）土釘加固體內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算最危險(xiǎn)滑動(dòng)面滑動(dòng)驗(yàn)算；土釘自身強(qiáng)度驗(yàn)算；面板（噴混凝土）強(qiáng)度驗(yàn)算。（3）土釘加固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)確定需要采用土釘加固的基坑大小或土坡范圍；確定土釘加固分段施工高度；土釘?shù)牟贾煤烷g距與方位（傾角）；確定土釘鋼筋種類、長(zhǎng)度、直徑和其它結(jié)構(gòu)內(nèi)容；設(shè)計(jì)噴射混凝土和網(wǎng)或其它面板結(jié)構(gòu)以及坡頂防護(hù)；其它防護(hù)（水）措施。13簡(jiǎn)要說明土釘施工

17、順序。土釘?shù)氖┕ろ樞?挖坡到設(shè)計(jì)的階段高度，噴混凝土覆蓋開挖坡面，鉆孔并安設(shè)土釘，根據(jù)土釘要求進(jìn)行注漿，掛網(wǎng)，再噴混凝土到設(shè)計(jì)厚度，繼續(xù)下挖重復(fù)上述工序并到設(shè)計(jì)深度。因此，土釘墻的施工包括以下幾個(gè)方面：工作面的開挖 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土面層 安設(shè)土釘 土釘及其防腐 邊坡表面處理 量測(cè)和檢測(cè)14說明預(yù)應(yīng)力錨索按錨固部分的受力狀態(tài)可劃分為幾種類型，并說明其主要特點(diǎn)。P75張拉型，壓力型，載荷分散型（拉力分散型、壓力分散型、剪力分散型、拉壓交叉分散型）張拉型錨索：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。施工簡(jiǎn)單，全長(zhǎng)粘結(jié)式的錨索錨頭失效后仍可保持預(yù)應(yīng)力的作用。張拉型錨索靠錨索體對(duì)固結(jié)體的張拉作用實(shí)現(xiàn)錨固，因此容易在自由段與粘

18、結(jié)段界面出現(xiàn)應(yīng)力集中使錨索與固結(jié)材料發(fā)生開裂，甚至?xí)纱硕鴮?dǎo)致整體錨索失效。壓力型錨索：一方面壓力型錨索的拉力是通過錨索底部的端部壓板對(duì)漿液固結(jié)體的壓力實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力，從而產(chǎn)生對(duì)圍巖的約束作用；另一方面壓力線錨索的自由段套管一直延伸到端部壓板附近。受力狀況要比拉力型更好，工作更可靠。這種結(jié)構(gòu)可以一次完成全部長(zhǎng)度的灌漿。載荷分散型錨索：對(duì)于一些裂隙發(fā)育或土質(zhì)松軟的地層非常有利，可以避免固結(jié)體以及巖土體強(qiáng)度不足而造成的破裂，同時(shí)，還可以減小加固范圍內(nèi)的巖土體因受預(yù)應(yīng)力作用而引起的不均勻變形。15 說明預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)與普通錨桿支護(hù)的主要區(qū)別。主要區(qū)別在于：預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)與加固是一種真正意義上的主動(dòng)作用，

19、它靠預(yù)應(yīng)力提供的高抗滑動(dòng)阻力以實(shí)現(xiàn)巖土體的穩(wěn)定；而普通錨桿支護(hù)主要是由巖土體變形而被動(dòng)地引起錨桿的約束作用實(shí)現(xiàn)巖土體穩(wěn)定。因此，預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)性能明顯優(yōu)于普通錨桿支護(hù)。預(yù)應(yīng)力錨索與普通錨桿的區(qū)別：因?yàn)橐┘痈哳A(yù)應(yīng)力，所以錨索在全長(zhǎng)范圍內(nèi)要區(qū)分錨固段和自由段。錨索承受的載荷(預(yù)應(yīng)力)更大(達(dá)幾萬干牛)，因此，錨索體通常采用高強(qiáng)高性能材料，同時(shí)對(duì)錨固力的要求也更大、更可靠，一般錨固段采用較長(zhǎng)段(弱的巖石中，要求2m以上，土中不超過10 m)的固結(jié)，并且通常是全長(zhǎng)灌漿。錨索加固工程一般規(guī)模相對(duì)較大(錨索長(zhǎng)度達(dá)數(shù)十米到百米)；錨索加固工程的服務(wù)壽命也相對(duì)較長(zhǎng)，因此，在錨索結(jié)構(gòu)中要求考慮錨索的防腐蝕問題

20、。為了向巖土體內(nèi)傳遞比較高的載荷作用，在錨頭部位一般設(shè)有專門的墩座。為保證錨索或預(yù)應(yīng)力錨桿在錨孔中受力合理，要使其在長(zhǎng)度范圍內(nèi)能對(duì)中就位，因此，在錨索上設(shè)有對(duì)中支架。由于錨索施工規(guī)模相對(duì)比較大，預(yù)應(yīng)力和承載力高，預(yù)應(yīng)力施加要求嚴(yán)格，因此施工機(jī)具和施工質(zhì)量要求要有比較可靠的保證。16 說明預(yù)應(yīng)力錨索作用的基本原理及主要破壞形式?；驹恚和ㄟ^對(duì)錨索體的張拉，形成對(duì)周圍材料（巖土體或地層）的壓力作用以提高巖土體（包括可能出現(xiàn)的滑動(dòng)面上）抗破壞能力；同時(shí)，當(dāng)巖土體有可能出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)被這部分壓力作用所抵消，可以減少巖土體內(nèi)的拉應(yīng)力。因此，巖土體處于預(yù)應(yīng)力作用狀態(tài)將大大提高巖土體的強(qiáng)度值。破壞形式：錨索

21、體與注漿固結(jié)體之間的剪切或拉伸破壞。主要指錨索與固結(jié)體之間因?yàn)檎辰Y(jié)強(qiáng)度不夠，或者粘結(jié)界面處應(yīng)力過于集中面造成的。注漿固結(jié)體與巖土界面之間的剪切破壞。在軟弱地層中由于其強(qiáng)度不夠或者應(yīng)力集中過于嚴(yán)重，使固結(jié)體與地層界面發(fā)生脫離，并經(jīng)常是伴隨有巖土體局部破碎和塌落。這種破壞要考慮巖土的抗剪強(qiáng)度。地層在預(yù)應(yīng)力或地層載荷作用下的剪切破壞。在預(yù)應(yīng)力或地層載荷作用下出現(xiàn)有錨固段附近地層的錐狀剪切漏斗式的破裂。這種破壞一般是由于錨固深度不夠，巖土地層的抗拉拔能力不足而形成的拔出漏斗式破壞。體材料的斷裂破壞。索體斷裂情況比較復(fù)雜。大致可能分為兩種情況，一種是錨索材料強(qiáng)度不足造成的加采用的索體材料強(qiáng)度偏低、地層壓

22、力或地層變形過大、索體受損等；另一種可能是預(yù)應(yīng)力過高造成的。過高的預(yù)應(yīng)力使地層受力作用和錨索內(nèi)的應(yīng)力不協(xié)調(diào)，從而造成錨索在工作過程中發(fā)生斷裂破壞。固結(jié)漿體在錨索的拉力或壓力作用下破壞。因錨固段固結(jié)漿體的強(qiáng)度低，或是因?yàn)樵诤罄m(xù)的地層壓力作用下引起較高應(yīng)力集中，從而使固結(jié)漿體形成拉或壓破裂。巖土體的整體破壞。由于整體支護(hù)能力不夠，出現(xiàn)錨索群的破壞，使巖土體在較大范圍內(nèi)失穩(wěn)。17說明預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與方法。P83錨索設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容有:錨固力大小和預(yù)應(yīng)力值，固結(jié)長(zhǎng)度和錨索整體長(zhǎng)度(錨固深度與錨索自由段長(zhǎng)度)，索體材料的確定及其構(gòu)成和相應(yīng)的截面積、錨頭設(shè)計(jì)等。方法：錨固力大小可以由兩種方法來確定

23、：一種是類似土釘?shù)脑O(shè)計(jì)方法，根據(jù)地層滑動(dòng)的最小穩(wěn)定性系數(shù)，比較所需要的穩(wěn)定性系數(shù)，通過錨索的錨固力來實(shí)現(xiàn)地層穩(wěn)定并滿足設(shè)計(jì)要求所需要的穩(wěn)定性系數(shù)；另一種是采用工程類比法確定。18簡(jiǎn)要說明預(yù)應(yīng)力錨索施工的主要程序與要求。預(yù)應(yīng)力錨索施工的基本程序包括：造孔、編束、錨索安裝、注漿固結(jié)、張拉、錨頭固結(jié)和防護(hù)等。對(duì)鉆孔的質(zhì)量要求主要是保證長(zhǎng)度、孔徑、孔的角度和軸線的偏差。編束的方法，則隨錨束斷面的型式不同而各異。錨固段與錨頭的制作，更是隨錨束的不同類型而各不相同。錨索安設(shè)的主要質(zhì)量間題是應(yīng)保持錨索在錨孔中的平直、均勻，特別是在自由段和固結(jié)段之間不應(yīng)有嚴(yán)重的彎曲。注漿漿液性質(zhì)的基本要求是漿液的強(qiáng)度和稠度，

24、即水灰比。預(yù)應(yīng)力張拉要在注漿固結(jié)體具有足夠強(qiáng)度(30 MPa)后才可進(jìn)行。張拉施工應(yīng)盡量采用單根對(duì)稱鋼紋線錨索)、分級(jí)逐步施加、慢加載的方法。索體材料的防護(hù)和臨時(shí)性防護(hù)包括在索體上加金屬鍍層、涂有機(jī)質(zhì)涂料、改變周圍介質(zhì)性能等，而永久性防護(hù)則以水泥封灌為主口。19說明預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失的原因。張拉過程的損失鎖定過程的損失松弛和徐變?cè)斐傻膿p失其他因素：材質(zhì)變化（銹蝕）、環(huán)境因素（溫度、介質(zhì)受震動(dòng)或沖擊）、載荷因素（外荷載變化、盈應(yīng)力調(diào)整）等20說明超前錨桿和小導(dǎo)管注漿技術(shù)的適用條件及施工工藝要求。P94小導(dǎo)管注漿方法主要適用于：自穩(wěn)時(shí)間短的軟弱破碎帶、淺埋軟弱圍巖和嚴(yán)重偏壓、砂層、砂卵石

25、層、斷層破碎帶以及大面積淋水或涌水的隧道。對(duì)結(jié)構(gòu)頂部處于亞粘土、粉細(xì)砂、中粗砂等地質(zhì)松軟、空隙較大的地層更為適用，效果明顯。小導(dǎo)管施工工藝：a.布孔。根據(jù)小導(dǎo)管的施工設(shè)計(jì)和開挖斷面的中線，對(duì)拱頂外輪廓線中心高程和支距進(jìn)行布孔放樣，并以插釬作為標(biāo)記控制小導(dǎo)管的間距。b.成孔。首先架設(shè)方向架，確定打孔方向、位置和仰角，然后依據(jù)不同地質(zhì)條件，采用不同成孔設(shè)備打孔:一般砂層可用20 mm管以壓力風(fēng)吹孔;粉細(xì)砂、亞粘土可采用風(fēng)鎬推進(jìn)導(dǎo)管;粘土層可采用煤電鉆鉆孔;在土夾石、風(fēng)化巖可使用液壓或風(fēng)槍打眼成孔。孔方向要求順直，不得彎曲和塌孔等。c.插管。安設(shè)小導(dǎo)管時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)管孔的方向和角度，必要時(shí)使液壓或風(fēng)動(dòng)推進(jìn)

26、器將導(dǎo)管推人，并力求導(dǎo)管尾端在同一剖面且外露長(zhǎng)度以30 cm為宜。d.封口。噴混凝土58cm厚度，對(duì)管尾周圍應(yīng)加強(qiáng)封閉。21說明管棚式支護(hù)適用條件及設(shè)計(jì)要求。P97管棚超前支護(hù)特別適用于在工程下方進(jìn)行工程施工的情況，主要包括下屬場(chǎng)合：作為公路、鐵路下方修建隧道的輔助工法；作為在地中及地下結(jié)構(gòu)物下方修建隧道的輔助工法；作為修建大斷面隧道施工的輔助工法；作為隧道洞口段施工的輔助工法；作為其他施工的輔助工法，如托底、盾構(gòu)基地防護(hù)等。管棚施工設(shè)計(jì)步驟是結(jié)合地層和結(jié)構(gòu)外形情況先確定布置外形，計(jì)算承受總壓力，設(shè)計(jì)管棚長(zhǎng)度，然后結(jié)合管徑按強(qiáng)度計(jì)算間距（管棚數(shù)量），并用穩(wěn)定性（撓度）驗(yàn)證。22說明預(yù)應(yīng)力錨索抗

27、滑樁技術(shù)的適用條件及技術(shù)特點(diǎn)。適用條件：防治高邊坡滑坡的過程中，以及在建筑物可能發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，采用抗滑樁技術(shù)來加固邊坡，實(shí)現(xiàn)邊坡的穩(wěn)定。技術(shù)特點(diǎn)：抗滑樁技術(shù)具有抗滑能力強(qiáng)，開挖和混凝土工程量小，且不會(huì)惡化原有的地質(zhì)條件，樁位設(shè)置靈活，對(duì)保證工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，縮短工期和節(jié)約投資均具有顯著作用。23簡(jiǎn)要說明巖土注漿對(duì)注漿材料的主要要求。(1)漿液的初始黏度要低、流動(dòng)性好、可注性強(qiáng)，能滲透到細(xì)小的裂隙或孔隙內(nèi)；(2)凝膠時(shí)間可以在幾秒至數(shù)小時(shí)范圍內(nèi)任意調(diào)整，并能準(zhǔn)確控制；(3)穩(wěn)定性好，在常溫、常壓下較長(zhǎng)時(shí)間存放不改變其基本性質(zhì)，存放不受溫度、濕度變化的影響；(4)無毒、無臭，不污染環(huán)境，對(duì)人體

28、無害，屬非易燃和易爆品；(5)漿液對(duì)注漿設(shè)備、管路、混凝土結(jié)構(gòu)物等無腐蝕性，并容易清洗；(6)漿液固化時(shí)無收縮現(xiàn)象，固化后與巖土體和混凝土等有一定的粘結(jié)力；(7)結(jié)石體具有一定的抗壓、抗拉強(qiáng)度，抗?jié)B性好，抗沖刷及耐老化性能好；(8)材料來源豐富，價(jià)格便宜；(9)配制方便，操作簡(jiǎn)單。24說明水泥類漿液的主要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。特點(diǎn)：水泥漿材結(jié)石體強(qiáng)度高，造價(jià)低廉，材料來源豐富，漿液配制方便，操作簡(jiǎn)單，是使用量最大的漿材。但由于普通水泥顆粒較大，這種將夜一般只能注入到直徑或?qū)挾却笥?.2mm的空隙或裂隙中，因此，使用上受到一定限制。發(fā)展趨勢(shì)：改善現(xiàn)有注漿材料和研制新的注漿材料（超細(xì)水泥的研究、有機(jī)物作

29、為膠凝劑），推出低毒或無毒、高性能的改進(jìn)型漿材。25說明水玻璃類漿液的主要特點(diǎn)。由于水玻璃來源豐富，價(jià)格較低，污染較小，加之各種固化劑的不斷出現(xiàn)，使水玻璃漿液性能不斷改進(jìn)。但在應(yīng)用水玻璃是應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：漿液凝膠后能釋放一定量的鈉離子，它雖無毒，但對(duì)地下水有污染。由于硅膠具有粘塑性質(zhì)，注漿后承受長(zhǎng)期荷載時(shí)，其強(qiáng)度有所降低。因此，當(dāng)用水玻璃類漿液加固沙土?xí)r，應(yīng)充分考慮加固體的蠕變性質(zhì)。酸性水玻璃漿液在含水量較高的土質(zhì)中適用時(shí)，PH值容易受到地下水稀釋的影響，其結(jié)果是較難把握準(zhǔn)確的凝膠時(shí)間。26說明有機(jī)注漿材料的主要特點(diǎn)。P142（1）丙烯酰胺類漿液：漿液粘度小，與水接近，具有良好的可注性； 凝膠

30、時(shí)間可新婚卻的控制在幾秒至幾十分鐘之間；凝膠體抗?jié)B性好；凝膠體抗壓強(qiáng)度較低，僅適用于防滲注漿；丙凝漿液及凝膠體耐久性較差，且具有一定的毒性；價(jià)格較貴，材料來源也較少；與鐵質(zhì)易起化學(xué)作用，有腐蝕性。（2）木質(zhì)素類漿液：鉻木素漿液：固化劑是重鉻酸鈉，毒性較大，難以大規(guī)模使用；硫木素漿液：過硫酸銨完全代替重鉻酸鈉，低毒、無毒，是一種很有發(fā)展前途的注漿材料。（3）聚氨酯類漿液：漿液注入地層后與水發(fā)生反應(yīng)生成聚氨酯泡沫體，起加固地基和防滲堵水作用。（4）脲醛樹脂類漿液：具有水溶性、強(qiáng)度高（但較脆）、材料來源豐富、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但其強(qiáng)度變化較大，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，不能長(zhǎng)期存放，且必須在酸性介質(zhì)中固化，對(duì)設(shè)備

31、有腐蝕，對(duì)人體不安全。因此，其適用范圍受到了限制。（5）其他有機(jī)類注漿材料：環(huán)氧樹脂類漿液、糠醛樹脂類漿液、甲凝漿液、丙強(qiáng)漿液、聚醛樹脂類漿液。27如何選擇合適的注漿材料。28說明巖土壓密注漿和劈裂注漿的概念及關(guān)系。壓密注漿是通過漿泡擠壓相鄰?fù)馏w達(dá)到加固的目的，而劈裂注漿則是通過漿脈來擠壓和加固臨近土體。關(guān)系：在壓密注漿過程中，必須采用稠漿快速注入方法。然而在實(shí)際工程中，經(jīng)常發(fā)生稠漿堵塞輸漿管現(xiàn)象。當(dāng)采用稀漿沖洗時(shí)，會(huì)出現(xiàn)注漿壓力突然下降現(xiàn)象，壓密注漿已轉(zhuǎn)化為劈裂注漿。然而，在劈裂注漿過程中，土體一旦開裂，即使將稀漿改用稠漿，劈裂注漿也不會(huì)轉(zhuǎn)化為壓密注漿。（壓密注漿的注漿壓力對(duì)土體產(chǎn)生擠壓作用

32、，只使?jié){體周圍土體發(fā)生塑性變形，遠(yuǎn)區(qū)土體發(fā)生彈性變形，而不是使土體發(fā)生水力劈裂，這是壓密注漿與劈裂注漿的根本區(qū)別之點(diǎn)。）29說明裂隙巖體水泥注漿的流動(dòng)機(jī)理。P159（1）水泥漿液的流動(dòng)沉積特性：在靜止?fàn)顟B(tài)和層流狀態(tài)，水泥沉淀速度最快，過渡態(tài)次之，紊流最慢。一般在鉆孔附近呈紊流狀態(tài)，遠(yuǎn)離鉆孔為層流狀態(tài)。因此，水泥漿在層流段沉積。（2）水泥注漿的充填過程：從沉積點(diǎn)開始，水泥顆粒將陸續(xù)地從漿液中被分離出來，在巖縫中形成一個(gè)不斷加厚的“脊背”，逐步縮小脊背的寬度。（3）水泥漿液在巖體裂隙內(nèi)的沉積排水機(jī)理：水將水泥顆粒載運(yùn)到預(yù)定的地點(diǎn)后，多余的水分就應(yīng)排除，排除方式：固結(jié)排水論和流動(dòng)沉積理論。30說明注

33、漿加固設(shè)計(jì)的主要程序及需要確定的主要參數(shù)。程序：注漿工程調(diào)查、注漿加固試驗(yàn)、注漿加固參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)：注漿加固范圍、注漿量、注漿壓力、注漿孔距31說明高壓噴射注漿技術(shù)的特點(diǎn)及適用條件。（1）特點(diǎn):高噴法是利用高速水流強(qiáng)制性地破壞土體形成固結(jié)體，在覆蓋層中一般不存在可注性問題；由于高速射流被限制在土體破碎范圍內(nèi)，因此，漿液不易流失，能保證預(yù)期的加固范圍和控制固結(jié)體的形狀；改變注漿材料和施工方法，可以使土體達(dá)到不同的強(qiáng)度或抗?jié)B性能的要求；高噴法通常采用水泥漿液，不會(huì)造成環(huán)境和地下水的污染，且耐久性較好；能在鉆孔中任何一段內(nèi)施工，也可以在孔底或中部噴射，此外，也可以水平方向噴射和傾斜方向噴射施工；施工噪

34、音較小，單管和二管法施工較簡(jiǎn)單方便。（2）適用條件：主要適用于軟弱土層，如第四紀(jì)沖擊層、殘積層及人工填土等。對(duì)于砂類土、粘性土、黃土和淤泥等都能用高壓噴射注漿法加固，此種方法解決了小顆粒土不易注漿加固的難題。32說明地下工程圍巖穩(wěn)定性分析中普氏理論與太沙基理論的異同點(diǎn)。P25-26（1）普氏壓力拱理論：認(rèn)為，對(duì)于松散體圍巖的矩形或梯形巷道在頂板發(fā)生冒落后，頂板部分會(huì)出現(xiàn)拋物線形狀的平衡拱。因此，支護(hù)所需要支撐的巖石就是冒落拱內(nèi)的巖石重量。確定冒落拱的位置和大小，就可以確定支撐的作用。（2）太沙基理論：假設(shè)：在矩形巷道頂部沿巷道兩幫出現(xiàn)滑動(dòng)（滑動(dòng)界面），一直到地表。根據(jù)滑動(dòng)體的重力與滑動(dòng)界面的阻

35、力建立平衡方程。（3）異同點(diǎn)：普氏理論沒有考慮地表界面問題，因此，這是深埋問題，且普氏理論的結(jié)果和埋深沒有關(guān)系。太沙基公式討論了地表附加荷載的影響，它可以用在淺埋情況（也可以用于深埋）。當(dāng)討論的埋深足夠深時(shí)，太沙基公式和普氏公式是一致的。三、論述題1闡述巖土錨固技術(shù)的現(xiàn)狀、存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)。（1）發(fā)展概況：對(duì)錨固機(jī)理的認(rèn)識(shí)：傳統(tǒng)支撐式結(jié)構(gòu)錨桿支護(hù)是一種內(nèi)部加固圍巖的支護(hù)結(jié)構(gòu)；規(guī)范化工作：制定了各種錨桿施工和設(shè)計(jì)規(guī)范；錨桿錨固力顯著提高：高強(qiáng)速凝粘結(jié)技術(shù)；高強(qiáng)錨桿桿體材料應(yīng)用：木、竹錨桿等低強(qiáng)度材料高強(qiáng)鋼筋、鋼絲等高性能材料；施工機(jī)具的完善與進(jìn)步：大功率、全套性施工設(shè)備；預(yù)應(yīng)力錨桿的應(yīng)用錨桿

36、與其它支護(hù)形式的結(jié)合（2）錨固技術(shù)存在的問題與發(fā)展趨勢(shì)：錨固機(jī)理的認(rèn)識(shí)亟待提高：目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是經(jīng)驗(yàn)性的，設(shè)計(jì)和施工還有許多盲目性；錨固理論的研究應(yīng)充分強(qiáng)調(diào)與實(shí)踐相結(jié)合：施工過程對(duì)施工效果的影響的研究幾乎空白；保證施工質(zhì)量：在施工質(zhì)量上一方面涉及工程事故問題，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；監(jiān)測(cè)反饋?zhàn)饔玫陌l(fā)揮：施工和管理人員的理論水平偏低，對(duì)檢測(cè)的認(rèn)識(shí)不足，且缺少正確的知道方法。總之，錨固技術(shù)還有許多提高的空間，它在巖土工程中的應(yīng)用范圍和地位也會(huì)隨著錨固技術(shù)水平的提高而不斷地?cái)U(kuò)大和發(fā)展。2 簡(jiǎn)述巖石錨桿支護(hù)的主要作用原理，并對(duì)不同支護(hù)原理進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。（1）傳統(tǒng)的

37、巷（隧）道錨桿支護(hù)原理：懸吊理論：認(rèn)為是通過錨桿將巷道周圍的破碎巖石懸吊在更深部比較穩(wěn)定的巖石上，從而使軟弱巖層穩(wěn)定。（破碎巖石）組合梁理論：當(dāng)頂板巖石是層狀分布時(shí)，頂板巖石就像若干層梁一樣，錨桿可以把分層的梁組合成單根梁。（層狀頂板巖石）減跨理論：由于錨桿的作用，跨度為L(zhǎng)的頂板巖梁成為（n+1）跨的連續(xù)梁，既減小跨度，也優(yōu)化了梁結(jié)構(gòu)。（層狀頂板巖石）組合拱理論：對(duì)于拱形斷面巷道，通過錨桿的預(yù)緊力作用，在錨桿的兩端將形成壓縮的錐形體，當(dāng)錨桿布置在拱形巷道周圍并且尺寸合適時(shí)，這些錐形體將相互重疊而形成拱形壓縮帶（稱為壓縮拱），此壓縮拱可以承受外面?zhèn)鱽淼暮奢d。評(píng)價(jià)：上述理論分析相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但只反映了錨桿作用的表面和直觀現(xiàn)象，缺乏內(nèi)在原因的分析。主要表現(xiàn)在：以巖梁或巖石拱承載，另有外載荷作用的分析方法，是基于將承載體和施力體分開的認(rèn)識(shí)。實(shí)際上，巖石的兩個(gè)作用是同時(shí)存在