岩土工程论文
4 用于软土地层环境的新型锚杆（索）
提高软土地层环境中单根土锚的锚固力，对于降低锚固技术施工成本及扩大使用范围具有重要意义。目前，常用的方法主要有 2 种，即扩体型锚杆（索）和二次高压灌浆锚杆（索）。
国外较早 就 对 扩 体 型 锚 杆 （ 索） 开 展 了 研究[22],20 世纪 80 年代末，瑞典的 Atlas 公司开发出一种由折叠铁片组成的囊袋扩体锚索，英国开发了Soilex 囊袋扩体锚索；20 世纪 90 年代，英国万用锚杆公司开发出 UAC 扩孔锚杆，英国 Fondedile 基础公司开发出具有多个圆锥锚固体的锚杆，法国学者Soletanche 开发出一种可在松软土、岩溶地层以及低承载力的地层中反复灌浆的 IRP 锚杆。
国内对扩孔地锚的研究也一直十分重视，20 世纪 90 年代，我国台湾学者卢锡焕发明设计了保壮PCBA 扩孔地锚；台湾大地工程股份有限公司特制的扩孔器可在锚固段上扩成多个圆锥形扩体。深圳钜联锚杆技术公司于 2001 年开发了一种利用高压水射流束在土层中进行扩大头锚杆施工的工艺方法，被命名为“JL 扩大头锚杆”或“高压喷射扩大头锚杆”.我国京冶地基工程公司则于 2011 年开发出了一种新型承压式囊袋扩体锚索（见图 13）。
这种锚索具有如下特点：锚索囊式扩体段通过压力注浆向外均匀挤压，保障索体的置中；囊式扩体段对周边土体产生挤张作用，形成扩大头，增加锚杆拉拔力； 囊内灌注高强度水泥浆体，其结石体强度 >40MPa,可保证锚固端头强度。
5 用于地下洞室抗爆的新型锚杆（索）
研究地下洞室在爆炸荷载作用下的安全问题具有重要的经济和军事意义。大量科学研究和工程实践表明，经过锚杆（索）加固的地下洞室除具有良好的抗静荷载性能外，还具有优异的抗爆炸荷载的性能。因此，锚固技术本身也是一种很好的地下洞室抗爆技术。
国内曾对普通全长黏结锚杆（索）的抗爆性能开展过大量的研究工作，近期又对一些新型锚杆（索）的抗爆性能开展了研究。总参工程兵科研三所近期开发出一种新型端部消波锚杆及一种新型挤压套屈服锚索。所谓端部消波是指在锚杆钻孔端部设置一段空孔（见图 14），利用这段空孔削弱来袭爆炸应力波。挤压套屈服锚索则采用以柔克刚的办法，利用挤压套屈服机构的伸长来实现对洞室围岩大变形的让压。研究表明，端部消波锚杆和挤压套屈服锚索都具有较好的抗爆性能。
国外也比较重视抗爆锚杆（索）的研究。20 世纪 90 年代中期，南非学者 W. D. Ortlepp 曾对一种锥头屈服锚杆的抗爆性能开展了大量的模型试验工作[23-24]（见图 15），结果表明，相对于普通全长黏结锚杆，锥头屈服锚杆具有十分优良的抗爆性能。这种锚杆的锥形头部可在注浆体内位移，同时保持锚固力，光滑杆体则可变形延伸。新加坡防护科学技术局（DSTA）曾于 2000-2001 年为检验瑞典的一种新型抗动载屈服锚杆的抗爆效果（见图 16），进行了多次大规模的原型坑道内爆炸试验[25].实测结果表明，这种锚杆发挥出了很好的抗爆作用。
6 治理边坡地震灾害的新型锚杆（索）
汶川地震后，我国锚固工程界调查分析了地震对锚固边坡的破坏情况，发现在高烈度地震区锚固工程存在较严重的破坏现象，如锚头破坏、地梁或框架失效、锚索松弛和索体拉断等，于是开始思考开发能够治理严重地震灾害的预应力抗震锚索。
重庆交通科研设计院于 2011 年开发出了一种新型抗震锚索。这种锚索以压力型锚索为基础，采用抗震锚固体系和抗震装置，以抗震内锚具为核心构件（见图 17）。该锚固体系可缓冲地震冲击力并与岩土体协调变形，从而避免锚固体系发生毁灭性破坏。目前，这种抗震锚索已在四川、云南等地高速公路边坡工程中得到应用。
7 存在的问题及今后需开展的工作
综上所述，近 10 多年来国内外岩土锚固界在新型锚杆（索）开发利用方面已取得了令人瞩目的成绩。然而，作为岩土锚固工作者，在充分肯定成绩的同时，也应该看到锚杆（索）发展中仍然存在的一些问题。这些问题要么是工程建设需求提出的，要么是锚杆（索）自身缺陷造成的。在今后的工作中，应针对这些问题，继续做好新型锚杆（索）的研发工作，以便更好地为国民经济和国防工程建设服务，主要包括以下几个方面。
1）针对深地下工程支护问题，加强对屈服型锚杆（索）的研发
随着人们对地下空间开发和地下资源开采力度的不断加大，未来的地下工程将越来越深入地下。深地下工程所处地质环境具有“三高一扰动”的复杂特征，建造过程中，如果支护措施不当，往往会造成恶性事故和重大灾害。普通的黏结式或机械式锚杆，往往变形让压能力差，易丧失锚固力，导致围岩失稳破坏。屈服型锚杆（索）可在保持锚固力的前提下与围岩共同协调变形，从而使地应力得以平稳释放。从上文中可知国内外已开发出多种屈服型锚杆（索），但对屈服型锚杆（索）的研究仍有很多工作有待继续，如研制新结构（材料）的屈服锚杆（索），具有高承载力和大变形量性能的屈服锚杆（索），可施加高预应力的屈服锚杆（索），具有防腐性能的屈服锚杆 （ 索） 以及可回收的屈服锚杆（索）等。
2）针对锚固工程耐久性问题，加强对非金属锚杆（索）的研发
尽管人们已试图通过多种途径提高锚固工程的使用寿命，如制定严格的规范防护措施，采用非金属锚杆（索）或具有防腐性能的金属锚杆（索）等，但由于锚固工程属于隐蔽性工程，再加上工作环境和施工条件恶劣等原因，锚固工程的耐久问题仍未很好地解决。非金属锚杆（索）具有良好的抗腐蚀性能，在锚固工程中具有广阔的应用前景，但目前关于非金属锚杆（索）的研究和应用总体上还比较少，理论方面也没有形成比较成熟的体系，在工程实践中遇到的很多问题还未能得到很好地解决。
今后关于非金属锚杆（索）还有很多工作有待加强，如对非金属锚杆（索）锚固机理的研究，对非金属锚杆（索）长期工作性能的研究，对非金属锚杆（索）在特殊环境下工作性能的研究以及对非金属锚杆（索）预应力锚具的研究等。
3）针对城市基坑工程加固问题，加强对回收锚杆（索）的研发
可回收锚杆（索）为城市基坑加固提供了有效技术手段。然而，目前城市基坑锚索回收仍遗留有一些问题有待深入研究和解决。例如，多数回收式锚索回收不完全，承载体锚头不可回收，金属锚头留置于地下，未能完全解决地下污染问题；有些回收式锚索回收后，钢绞线破坏严重，不能重复使用；多数回收式锚索承载力的提高与回收拉力的降低以及锚索回收率之间存在矛盾；可回收式锚索的施工工艺和设计计算方法尚不完善等。为此，今后对可回收式锚杆（索）的开发还有待深入，主要包括研制高回收率的回收式锚索，研制非金属锚头的回收式锚索，研制高承载力回收式锚索以及开展回收式锚索设计计算方法和施工工艺的研究等。
4）针对软土地层工程加固问题，加强对扩体型锚杆（索）的研发
扩体型锚杆（索）为处于软土地层工程的加固提供了可行技术手段，但目前扩体型锚杆（索）的工程应用总体上还比较少，国家有关规范也未对此项技术作十分明确和具体的要求，其施工技术和设计方法仍有待进一步完善。今后应进一步发展和完善高压注浆工艺，加强对新型扩孔钻具的研制，不断研制新型注浆材料以及完善扩孔锚杆（索）设计方法等。
5）针对地下洞室锚固抗爆问题，加强对新抗爆锚杆（索）的研发
国外深钻地武器的持续发展已对我军国防工程及地下战略能源储备工程构成了严重威胁。锚固抗爆技术能够大幅度提高地下洞室抗爆性能。
目前，虽已开发了一些用于地下洞室抗爆的锚杆（索），但抗爆锚杆（索）技术仍有很大潜力可挖。今后一段时期有待开发的还有“弹簧式锚杆”、“黏滞性锚杆”、“根部摩擦消能锚杆”等新型抗爆锚杆（索）等。这些新型抗爆锚杆（索）目前正在抓紧研制之中。另外，开展深地下工程动静载耦合下的锚固技术研究也是当前一个重要的研究方向。（图略）
参考文献：
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