第1章 概述-2011春.ppt

中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述张张 彬彬土木工程教研室土木工程教研室2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述l锚固技术概述l基坑工程概述l本课程的特点和学习要求第一章第一章 概概 述述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述1、锚固技术的含义、锚固技术的含义 锚固是指通过可确定力的方向和大小的锚固受拉杆件（钢筋或钢绞锚固是指通过可确定力的方向和大小的锚固受拉杆件（钢筋或钢绞线等），将被加固的岩土体或建筑结构体与相对稳定的岩土体线等），将被加固的岩土体或建筑结构体与相对稳定的岩土体“锚锚”在在一起，以达到限制被加固岩土体有害变形的发展，保护围岩、边坡、建一起，以达到限制被加固岩土体有害变形的发展，保护围岩、边坡、建筑结构体等的稳定。换言之，锚固技术就是一种把受拉杆件（锚杆）埋筑结构体等的稳定。换言之，锚固技术就是一种把受拉杆件（锚杆）埋入地层的技术。入地层的技术。2、锚固技术特点、锚固技术特点 充分发挥岩土体自身能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力充分发挥岩土体自身能量，调用和提高岩土的自身强度和自稳能力 大大减轻结构物自重，节约工程造价大大减轻结构物自重，节约工程造价 主动制约机制主动制约机制 随机补强随机补强 深层控制深层控制2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述3、锚固技术的发展与现状、锚固技术的发展与现状 锚杆发明于十八世纪中叶，为一英国采矿专家发明锚杆发明于十八世纪中叶，为一英国采矿专家发明 在在1890年，美国首先将岩石锚杆应用于矿山巷道年，美国首先将岩石锚杆应用于矿山巷道 在在1918年，西利西安矿山开采中使用锚索支护年，西利西安矿山开采中使用锚索支护 在在1934年，阿尔及利亚的舍尔法大坝加高工程使用预应力锚年，阿尔及利亚的舍尔法大坝加高工程使用预应力锚 在在1957年，西德年，西德Bauer公司在深基坑中首次使用土层锚杆公司在深基坑中首次使用土层锚杆 国内锚固技术应用起始于上世纪国内锚固技术应用起始于上世纪50年代，主要用于矿山巷道支护年代，主要用于矿山巷道支护上世纪上世纪60年代，矿山巷道、铁路隧道及边坡加固工程大量使用普通砂浆锚杆年代，矿山巷道、铁路隧道及边坡加固工程大量使用普通砂浆锚杆 1964年，梅山水库的坝基加固采用了预应力锚索年，梅山水库的坝基加固采用了预应力锚索 上世纪上世纪70年，北京国际信托大厦等基坑工程中采用土层锚杆支护年，北京国际信托大厦等基坑工程中采用土层锚杆支护一、锚固技术概述一、锚固技术概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述 近近20年来我国锚固技术发展迅速：年来我国锚固技术发展迅速：锚杆支护：主要表现在结构、材料与施工工艺上进行改进锚杆支护：主要表现在结构、材料与施工工艺上进行改进 缝管锚杆：向围岩施加压应力，缝管锚杆：向围岩施加压应力，Scott博士设计，博士设计，Ingrsoll-Rand公司生产公司生产 水胀式锚杆：水胀式锚杆：Swellex锚杆，锚杆，Atlas公司开发公司开发 屈服锚杆：产生柔性卸压作用对围岩出现大变形和受动压作用的巷道提供有屈服锚杆：产生柔性卸压作用对围岩出现大变形和受动压作用的巷道提供有 效的支护效的支护 精轧螺纹钢锚杆：提高锚杆承载力，可进行套接，锚杆长度加长精轧螺纹钢锚杆：提高锚杆承载力，可进行套接，锚杆长度加长 自钻式锚管：适用于难成孔地层自钻式锚管：适用于难成孔地层 中空注浆锚杆：中空注浆锚杆：一、锚固技术概述一、锚固技术概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述涨壳式内锚头涨壳式内锚头粘结式内锚头粘结式内锚头拉式预应力锚索拉式预应力锚索压式预应力锚索压式预应力锚索高强钢丝高强钢丝高强、低松弛钢绞线，减少材料的蠕变高强、低松弛钢绞线，减少材料的蠕变两次高压灌浆预应力锚索两次高压灌浆预应力锚索分散型压式预应力锚索分散型压式预应力锚索分散型拉压式预应力锚索分散型拉压式预应力锚索锚索设计承载力：锚索设计承载力：600KN 预应力锚索：预应力锚索：扩孔预应力锚索扩孔预应力锚索6000KN2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述 1984年年7月，总参谋部颁发的国家军事标准月，总参谋部颁发的国家军事标准GJB31787国防工程锚国防工程锚喷支护喷支护 技术暂行规定技术暂行规定 1985年年12月，国家计划委员会颁发的国家标准月，国家计划委员会颁发的国家标准GBJ8685锚杆喷射锚杆喷射混凝土支护技术规范混凝土支护技术规范 1990年年11月，中国工程建设标准化协会批准的中国工程建设标准化协月，中国工程建设标准化协会批准的中国工程建设标准化协会标准会标准CECS22:90土层锚杆设计与施工规范土层锚杆设计与施工规范 1994年，水利部批准的部颁标准年，水利部批准的部颁标准SL4694水工预应力锚固施工规水工预应力锚固施工规范范 1998年，水利部批准的部颁标准年，水利部批准的部颁标准SL21298水工预应力锚固设计规水工预应力锚固设计规范范 规定、规范：规定、规范：2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述4、锚固技术的分类、锚固技术的分类按应用对象分类按应用对象分类岩石锚固岩石锚固土层锚固土层锚固海洋锚固海洋锚固按施加预应力分类按施加预应力分类预应力锚固预应力锚固非预应力锚固非预应力锚固巨型锚固：锚固力大于巨型锚固：锚固力大于800t大型锚固：锚固力大型锚固：锚固力300 800t小型锚固：锚固力小型锚固：锚固力100 t中型锚固：锚固力中型锚固：锚固力100 300t按锚固机理分类按锚固机理分类粘结型锚固粘结型锚固摩擦型锚固摩擦型锚固混合型混合型端头锚固型端头锚固型2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述按锚固体传力形式按锚固体传力形式压力型锚固压力型锚固拉力型锚固拉力型锚固剪力型锚固剪力型锚固按锚固体形态按锚固体形态圆柱型圆柱型端头扩大型端头扩大型连续球体型连续球体型4、锚固在岩土工程中的力学功用、锚固在岩土工程中的力学功用 锚固一般应用于受拉基础，主要功用有：抵抗竖向位移、抵抗倾倒力、控锚固一般应用于受拉基础，主要功用有：抵抗竖向位移、抵抗倾倒力、控制地下洞室围岩变形和防止脱落、阻止地层的剪切破坏、抵抗结构物基底水平制地下洞室围岩变形和防止脱落、阻止地层的剪切破坏、抵抗结构物基底水平位移位移一、锚固技术概述一、锚固技术概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述锚杆锚杆1）抵抗竖向位移）抵抗竖向位移坑、洼、箱式结构：水库、地下车库、船坞等坑、洼、箱式结构：水库、地下车库、船坞等当地下水位较高时存在结构抗浮问题当地下水位较高时存在结构抗浮问题传统抗浮措施：配重、加大结构、抗浮桩传统抗浮措施：配重、加大结构、抗浮桩锚杆抗浮：减小结构体积、主动控制位移、造价低锚杆抗浮：减小结构体积、主动控制位移、造价低一、锚固技术概述一、锚固技术概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述2）抵抗倾倒）抵抗倾倒坝体受力矩坝体受力矩护坡桩受力矩护坡桩受力矩结构物的倾倒主要是受外载作用产生正弯距结构物的倾倒主要是受外载作用产生正弯距传统方法：增加自重或刚度传统方法：增加自重或刚度锚固技术：锚固技术：一、锚固技术概述一、锚固技术概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述3）控制地下洞室围岩变形和防止塌落）控制地下洞室围岩变形和防止塌落传统方法：木、钢支撑或混凝土衬砌传统方法：木、钢支撑或混凝土衬砌锚固技术：主动加固、提高围岩强度、锚固技术：主动加固、提高围岩强度、保证三轴应力状态保证三轴应力状态锚固技术是新奥法的三大支柱技术之一锚固技术是新奥法的三大支柱技术之一4）阻止地层的剪切破坏）阻止地层的剪切破坏应力环应力环均部锚杆加固围岩均部锚杆加固围岩2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述5）抵抗结构物基底的水平位移）抵抗结构物基底的水平位移6）预加固地基）预加固地基锚固压缩地基差异变形锚固压缩地基差异变形一、锚固技术概述一、锚固技术概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述5、锚固技术的实际应用、锚固技术的实际应用1）深基础工程）深基础工程基坑支护基坑支护地下停车场地下停车场地下室抗浮地下室抗浮地下铁道或地下街地下铁道或地下街2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述2）边坡稳定）边坡稳定边坡加固边坡加固斜坡挡土斜坡挡土滑坡防治滑坡防治锚固挡墙锚固挡墙2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述3）结构抗倾）结构抗倾防止高塔倾倒防止高塔倾倒防止高架桥倾倒防止高架桥倾倒防止高坝倾倒防止高坝倾倒防止挡土墙倾倒防止挡土墙倾倒一、锚固技术概述一、锚固技术概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述4）加压装置）加压装置5）洞室加固）洞室加固桩荷载试验桩荷载试验沉箱下沉加压沉箱下沉加压洞室变形控制洞室变形控制2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述6）冲击区的抗浮及防护）冲击区的抗浮及防护坝下游冲击区防护坝下游冲击区防护排洪洞冲击区防护排洪洞冲击区防护2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述一、锚固技术概述一、锚固技术概述7）各种构筑物的稳定与锚固）各种构筑物的稳定与锚固桥墩基础加固桥墩基础加固悬臂桥锚固悬臂桥锚固吊桥桥墩锚固吊桥桥墩锚固大跨度结构物稳定大跨度结构物稳定2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述1、基坑工程的概念、基坑工程的概念 基坑工程是指建筑物（构筑物）基础工程或其他地下工程（地铁车站等）施基坑工程是指建筑物（构筑物）基础工程或其他地下工程（地铁车站等）施工中进行的基坑开挖、降（挡）水、支护和土体加固以及监测等综合性工程。工中进行的基坑开挖、降（挡）水、支护和土体加固以及监测等综合性工程。基坑工程是一个综合性的岩土工程问题，涉及到问题有：基坑工程是一个综合性的岩土工程问题，涉及到问题有：土力学典型的强度、稳定与变形问题土力学典型的强度、稳定与变形问题 结构工程问题结构工程问题 土与支护结构共同作用土与支护结构共同作用 工程地质与水文地质问题工程地质与水文地质问题 计算与测试技术计算与测试技术 施工技术施工技术 安全与环保问题安全与环保问题二、基坑支护概述二、基坑支护概述2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述二、基坑支护概述二、基坑支护概述2、基坑工程的特点、基坑工程的特点3、基坑工程设计与施工的特殊性、基坑工程设计与施工的特殊性 一般为临时性工程，安全储备相对较低，风险性较大一般为临时性工程，安全储备相对较低，风险性较大 具有很强的地区性和个案性具有很强的地区性和个案性 是一项综合性很强的系统工程是一项综合性很强的系统工程 具有较强的时空效应具有较强的时空效应 对周边环境影响较大对周边环境影响较大 外力的不确定性外力的不确定性 变形的不确定性变形的不确定性 土层的不确定性土层的不确定性 偶然因素偶然因素 理论落后实践，更强调信息化施工理论落后实践，更强调信息化施工2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述二、基坑支护概述二、基坑支护概述4、基坑支护结构的类型、基坑支护结构的类型 通常分：挡土墙、桩结构和桩墙式通常分：挡土墙、桩结构和桩墙式 按作用原理分：重力式、非重力式和类重力式按作用原理分：重力式、非重力式和类重力式 按受力特点分：被动受力和主动受力按受力特点分：被动受力和主动受力5、基坑工程现状、基坑工程现状 向深大基坑发展向深大基坑发展 对基坑变形要求严格对基坑变形要求严格 施工与协调难度增大施工与协调难度增大 新技术的应用与支护方法的综合应用新技术的应用与支护方法的综合应用2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述1、本课程特点、本课程特点 综合性综合性 理论性理论性 实践性实践性2、学习要求、学习要求 必须有先修课程的基础必须有先修课程的基础 注意理论联系实际注意理论联系实际 注意基本理论、基本方法注意基本理论、基本方法 注意工程设计能力的训练和提高注意工程设计能力的训练和提高三、本课程的特点和学习要求三、本课程的特点和学习要求2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述3、课程学习目的、课程学习目的 通过本课程的学习掌握锚固技术与基坑支护的基本原理和通过本课程的学习掌握锚固技术与基坑支护的基本原理和基本设计计算方法和相关计算机设计软件的使用，可以运用所基本设计计算方法和相关计算机设计软件的使用，可以运用所学知识解决实际工程问题，例如基坑开挖的支护方案选择及其学知识解决实际工程问题，例如基坑开挖的支护方案选择及其工程设计计算等。工程设计计算等。4、课程内容、课程内容l 锚固技术与基坑支护的基本原理、基本概念和基本设计原则锚固技术与基坑支护的基本原理、基本概念和基本设计原则l 锚固技术与基坑支护的基本设计计算方法和工程设计实例锚固技术与基坑支护的基本设计计算方法和工程设计实例l 相关支护软件的使用相关支护软件的使用2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述第一章第一章 概述概述第二章第二章 岩土锚杆类型与工作特性岩土锚杆类型与工作特性第三章第三章 岩土锚杆的工程设计计算岩土锚杆的工程设计计算第四章第四章 岩土锚杆的试验与施工岩土锚杆的试验与施工第五章第五章 工程降水与基坑开挖工程降水与基坑开挖第六章第六章 基坑支护结构类型与优化设计基坑支护结构类型与优化设计第七章第七章 作用荷载及其计算作用荷载及其计算第八章第八章 排桩支护结构形式与破坏模式排桩支护结构形式与破坏模式第九章第九章 深层搅拌桩与地下连续墙支护结构深层搅拌桩与地下连续墙支护结构第十章第十章 土钉墙支护体系土钉墙支护体系5、课程提纲、课程提纲2011.02.24中国地质大学中国地质大学 工程技术学院工程技术学院CUGB School of Engineering&Technology岩土锚固技术与支挡工程岩土锚固技术与支挡工程 第一章第一章 概述概述 实践性教学的内容主要为工程实例设计，主要由三部分组成：实践性教学的内容主要为工程实例设计，主要由三部分组成：课堂工程设计：课堂工程设计：1）土层锚杆工程实例设计。土层锚杆工程实例设计。2）工程降水工程实例设计。工程降水工程实例设计。3 3）悬臂桩支护工程实例设计。）悬臂桩支护工程实例设计。4 4）土钉墙支护工程实例设计。）土钉墙支护工程实例设计。上机实习：上机实习：1 1）多锚桩支护工程实例设计。）多锚桩支护工程实例设计。2 2）土钉墙支护工程实例设计。）土钉墙支护工程实例设计。工地参观实习：工地参观实习：根据当时工地情况进行安排根据当时工地情况进行安排1 1次。次。2011.02.24