当前，锚固技术已经在国内外得到了普遍应用，然而学界对岩体锚固机理的研究还未见成熟，以至于在实际工程中锚固技术的合理性没有得到充分的发挥。锚杆支护是在上边坡岩体出现移动之前进行的主动支护加固，可有效地控制山体岩石失稳、滑移。本文通过引用案例的形式分析了锚杆上边坡防护受力相关状况，为优化设计提供参考。

 

 

　　本文主要以隆林至百色高速公路两阶段段工程为例来分析，该路段起止桩号分别为：主线K0+350~K51+481.601、隆林联线LK0+000~LK23+960，主线全长为51.6km，联线全长20.8km。拟建K16+250高边坡位于百色市隆林县沙梨乡委旦村以东200m。山体为一东北一南西走向山脊，高速公路从西穿山脊而过，形成桩号K16+200~K16+300的深挖路堑路段，长100m，坡脚最大垂直开挖深度约32m，左侧边坡较矮，越10~20m，右侧边坡较高，为20~50m。自然斜坡较缓，坡度为10~40度，开挖边坡走向与山脊走向基本垂直。据统计，本路段共有75个坡面需进行上边坡锚杆(索)加固处理，锚杆(索)一般位于2～7级坡面上，主要工程量总计为锚杆171160/11411m/孔，锚索125921/6296m/孔。通过对上边坡的专项设计审查，对施工图中的117处边坡的设计进行了修正，并确定了17处高边坡为特别跟踪动态设计部位。

 

 

　　本路段设计的压力分散型锚索，设计钻孔直径130mm，锚索长度为18～43m，由三个单元无粘结钢绞线组成，锚固长度8～15m，设计张拉力为600～750kN，注浆采用R425纯水泥浆，水灰比0.4：1，注浆采用孔底返浆法。采用锚杆应力传感器，将其布置在孔口1/3锚杆长度处，长约0.8m的传感器与岩体脱开。严格地讲，锚杆应力测值代表了锚杆应力传感器这一长度范围内的受力状态。根据观测值发现，监测锚杆对应的位置集中在每梯道坡的上、下各1m左右，对应的工程条件相似，但锚杆应力测值差异非常悬殊。事实上，各锚杆应力状态与锚杆所处具体位置的地质条件、工程及施工条件等密切相关，锚杆应力不可一概而论。

 

　　此外，锚杆应力历时主要受到三个因素的影响：第一是边坡开挖卸荷，只有少数锚杆在一定时间内捕捉到了这一信息，并且表现形式也各不相同；第二是温度因素，温度的影响普遍存在，但与锚杆应力曲线可以是正相关关系，也可以表现为负相关。第三是岩体结构面时效变形，它主要出现在岩体存在时效变形的地段，一般是存在软弱结构面或结构面组合与边坡的关系有利于产生时效变形的地段。

 

 

　　首先，开挖条件下锚杆的应力分析。边坡后续开挖时上部锚杆受力状态的不同表现形式与锚杆所处位置的具体地质条件、工程条件和施工方法等密切相关。根据观测值，坡内10.5m以内浅层岩体向坡外的变形比在坡面大，浅层岩体与坡面岩体保持相对压缩的变形态势，这种变形使岩体内的锚杆也处于受压状态。显然，由于梯道坡顶处的临空和应力松弛，这种相对压缩变形没有坡脚一带突出，观测出的锚杆压应力值也以坡脚处比坡顶处大得多。由此可见，边坡锚杆并不一定都受拉，陡倾软弱结构面相对较大的变形可以导致其外侧锚杆受压；边坡后续开挖对上部锚杆受力状态的影响方式和程度与边坡岩体结构、开挖强度等密切相关，长大陡倾结构面更容易导致开挖面上部岩体的变形和锚杆应力的变化。

 

　　其次，基于温度影响的锚杆应力分析。锚杆应力测值或全部或在某一时段表现出与温度变化存在内在关系。一些锚杆应力表现为与温度变化呈负相关关系，代表了岩体的温度变形小于锚杆且灌浆质量良好，岩体对锚杆的温度变形有约束作用；另一方面，锚杆应力与温度呈正相关关系，可以出现在如下两种情形：一是岩体破碎，温度变化时岩体变形不小于锚杆变形，锚杆变形不会受到周围介质的反向约束；二是锚杆灌浆饱和度不够或浆体质量较差，即便岩体随温度变形比锚杆小，但由于浆体方面的原因，岩体对锚杆起不到相对约束作用，锚杆可以随温度自由变形而呈正相关关系。

 

　　第三，基于岩体时效变形的锚杆应力分析。时效变形对锚杆受力状态的影响是显而易见的，反过来，锚杆应力的相应变化特征可以帮助判断岩体时效变形特征。其中，锚杆应力是否受时效变形的影响，主要取决于结构面的变形特性和实施的加固措施是否能有效地控制结构面的时效变形。

 

 

　　第一，锚杆受力性质、大小差异十分悬殊，这与锚杆所在位置的具体地质条件密切相关。一般地，结构面性质、组合及其与边坡的相对关系对锚杆应力状态的影响非常突出。边坡后续开挖对上部已实施锚杆受力状态的影响程度和表现方式同样受锚杆所在位置的具体地质和施工条件控制，并因此可以造成锚杆不同程度受拉、也可以是受压。

 

　　第二，锚杆应力与温度联系的普遍性说明了温度是影响锚杆应力的重要因素。

 

　　第三，当上边坡岩体采取逐步开挖逐步锚固的施工顺序时，先期加固的锚杆随着后期开挖的进行，岩体应力场和位移场的变化，其受力也将逐步增加。系统锚杆对边坡岩体位移的控制作用和加强节理岩体的整体性效果明显。

 

　　第四，锚固的施工顺序对锚杆的受力有较大影响，边开挖边锚固的施工顺序有利于锚杆作用的发挥和提高锚固岩体的整体性。

 

　　最后，我们还需注意边坡岩体锚杆应力状态的差别都存在各自的内在控制因素，即存在其个性的一面。这与一般理论分析或数值计算主要反映共性的一面所不同，在使用现场测试数据时，必须充分尊重现场的现实条件。