新型锚杆支护技术与工程实践

　　本书以预应力锚杆（索）、让压锚杆（索）及多重防腐锚杆等新型岩石锚杆的研发及应用现状为基础，通过对当前我国地下工程中面临的如岩爆、大变形及腐蚀等各类复杂工程问题的支护现状及发展趋势分析，系统阐释了地下工程中以上述几种新型锚杆为核心构件的相关支护理论与成套工艺技术。全书共分为８章：第１章总结分析了我国地下工程的现状、发展趋势、面临的新问题及支护理念的发展变化，并对预应力、让压及防腐锚杆的研发与应用现状进行了详细的归纳总结；第２章通过对地下工程建设中将长期面临的高地应力（岩爆、大变形）与腐蚀环境（结构耐久性）两类地层支护现状的分析，阐述了当前支护现状的不足，指出了新型支护理念的应用推广与配套新型锚杆研发的迫切性；第３章从产品的构成与分类、性能测试、施工配套工艺等方面对几种新型锚杆进行了详细介绍；第４～８章结合不同工程案例，对几种新型锚杆的工艺试验与工程应用情况进行了详细介绍。本书以几类新型锚杆为纽带，深入浅出地阐述了地下工程中新型锚固支护理论、技术研发与工程应用实践，可为国内外地下工程建设提供参考借鉴，也可供从事地下工程相关研究、设计、施工和管理人员及高校相关专业师生参考学习。

　　吴德兴 工学博士，教授级高级工程师。现任浙江省交通规划设计研究院有限公司董事长，浙江省工程勘察设计大师，注册土木工程师（道路工程），享受国务院特殊津贴。兼任中国公路学会专家委员会委员、中国公路学会隧道工程分会副理事长、中国公路勘察设计协会副理事长等。曾任第三、四届交通运输部专家委员会委员、岩石力学与工程学会技术咨询委员会委员。获全国五一劳动奖章、浙江省劳动模范、交通运输部交通科技英才、全国公路优秀科技工作者、全国交通系统优秀科技工作者等荣誉称号。从事公路工程项目设计、科研工作30余年，主持和参与几十项国家重大工程建设项目，尤其在公路隧道工程建设上做了大量的开创性技术工作，在隧道工程支护技术、运营安全、防灾等造诣较深。汪 波 西南交通大学教授、博士生导师。中国岩石力学与工程学会软岩工程与深部灾害控制分会常务理事、中国土木工程学会交通专委会委员、国家自然科学基金通讯评审专家、第四届中国公路隧道优秀工程师，担任国内外相关专业30余种期刊的审稿人。主要从事复杂及特殊地质条件下长大山岭隧道建设与运营关键技术方面的研究。主持国家及省部级课题30余项，参与了拉林铁路、川藏公路、滇中引水工程等重大工程的项目咨询与研究工作。获省部级奖7项（其中特等奖、一等奖各1项）；获国家专利12项；合作中文专著1部；在国内外学术期刊上发表论文70余篇（其中SCI收录18篇），1篇入选“Ling跑者F5000-中国精品科技期刊D尖论文”。孙 钧同济大学资深荣誉一级终生教授、博士生导师，中国科学院院士，岩土力学与工程、隧道与地下建筑工程领域国内外知名专家。曾历任国际岩石力学学会副主席暨中国国家小组主席、中国土木工程学会副理事长、中国岩石力学与工程学会理事长、国内外若干知名大学和研究院所的名誉/讲座教授（研究员）等。主持兴办了国内外“隧道与地下建筑工程学”专业，建立并开拓了新的学科分支——地下结构工程力学，是国内外该子学科的主要奠基人和开拓者。在岩土材料工程流变学、地下结构黏弹塑性理论、地下防护工程抗震抗爆动力学、 城市环境土工学和软科学（侧重人工智能科学）理论与方法在岩土力学与工程中的应用等子学科领域有深厚学术造诣。1996年入选英国大不列颠剑桥国际传纪中心世界名人录，2015年获授国际岩石力学学会会士（ISRM Fellow 2015 ）荣誉称号。

第1章地下工程中锚杆支护技术发展现状1

1.1我国地下工程的发展现状、趋势及对新型锚杆支护的需求/1
1.2锚固技术的基本特点及其作用机理/5
1.2.1基本特点/5
1.2.2地下工程中锚杆作用机理/7
1.2.3边坡工程中锚杆作用机理/9
1.3新型锚杆在地层支护中的发展/10
1.3.1锚杆发展历程概述/10
1.3.2预应力锚杆的研究与开发现状/16
1.3.3让压锚杆的研究与开发现状/18
1.3.4防腐锚杆的研究与开发现状/22
1.4锚杆产品的分类和存在的问题/27

第2章特殊地质与环境条件下地下工程支护技术现状与发展趋势31
2.1岩爆/31
2.1.1岩爆概述/31
2.1.2岩爆防治措施的研究现状及防岩爆支护技术/32
2.2软岩大变形/42
2.2.1国内外典型软岩大变形隧道支护措施/43
2.2.2大变形地下洞室支护参数特点/46
2.2.3大变形隧道在强力刚性支护条件下的破坏特征及原因/51
2.2.4分层支护调研及作用机理/53
2.2.5让压支护的基本理念/57
2.3腐蚀地层/58
2.3.1我国水下隧道发展现状及其锚杆腐蚀问题/58
2.3.2腐蚀地层环境条件下隧道支护特点及腐蚀状况/60
2.3.3锚杆腐蚀机理及其防护/61
2.3.4锚杆腐蚀研究存在的若干问题/63
2.3.5防腐锚杆研发的必要性/64

第3章地下工程中新型锚杆的研发及工艺性能66

3.1涨壳式(预应力)中空注浆锚杆/66
3.1.1基本原理及构造/67
3.1.2规格与技术参数/69
3.1.3优势特点/70
3.1.4施工工艺/72
3.2恒阻大位移让压锚杆(索)/77
3.2.1让压锚杆(索)概述/77
3.2.2工作原理/77
3.2.3新型让压锚杆(索)/81
3.2.4力学特性/83
3.3DCP多重防腐锚杆/87
3.3.1DCP多重防腐锚杆概述/87
3.3.2DCP多重防腐锚杆系列产品/90
3.3.3施工工艺/91
3.3.4腐蚀环境下新型多重防腐锚杆的防腐特性及寿命预测/94
3.4其他新型锚杆/107
3.4.1分段式预应力中空注浆锚杆/107
3.4.2预锚式可拆卸锚杆/109

第4章涨壳式(预应力)中空注浆锚杆现场工艺试验113

4.1在彭水水电站中的工艺试验/113
4.1.1工程概况/113
4.1.2EX型涨壳式（预应力）中空注浆锚杆工艺试验/114
4.2在乌弄龙水电站中的工艺试验/117
4.2.1工程概况/117
4.2.2涨壳式（预应力）中空注浆锚杆的施工工艺试验/118
4.3郑万高铁隧道机械化施工工艺性能试验/125
4.3.1工程概况/125
4.3.2预应力注浆锚杆机械化施工工艺性能试验/127

第5章涨壳式(预应力)中空注浆锚杆的工程应用138

5.1锦屏二级水电站工程中的防岩爆应用/138
5.1.1工程概况/138
5.1.2隧洞防岩爆支护设计/140
5.1.3引水隧洞工程试验段岩爆概况及防治方案/142
5.1.4涨壳式（预应力）中空注浆锚杆在岩爆地下洞室中的防岩爆应用试验/144
5.1.51#、3#引水隧洞中的推广应用/147
5.1.62#、4#输水洞中的推广应用/149
5.1.7地下厂房洞室拱顶涨壳式（预应力）中空注浆锚杆数值模拟/150
5.2苍岭隧道中的防岩爆应用/156
5.2.1工程概况/156
5.2.2岩爆特征与影响因素的相关性/156
5.2.3预应力锚杆在岩爆防治中的关键设计参数/161
5.2.4施工期间采取的岩爆防治原则与措施/168
5.3大断面地下工程中的应用/170
5.3.1北京八达岭大断面隧道/170
5.3.2杭州万松岭大断面城市隧道/177

第6章软岩隧道挤压型大变形预测及让压支护体系数值模拟186
6.1软岩隧道围岩挤压型大变形定义及预测方法/186
6.1.1定义/186
6.1.2预测方法/188
6.2软岩隧道大变形预测应用实例/196
6.2.1乌鞘岭铁路隧道大变形预测/196
6.2.2木寨岭公路隧道大变形预测/203
6.3软岩流变理论及其本构模型/209
6.3.1基本理论/209
6.3.2考虑大变形的2D围岩黏弹塑性本构模型/215
6.3.3考虑大变形的3D围岩黏弹塑性本构模型/221
6.4软岩大变形隧道让压支护体系数值仿真/233
6.4.1让压支护体系的基本原理/233
6.4.2地下工程中让压锚杆支护作用机理与设计关键技术/235
6.5基于数值仿真的软岩大变形隧道让压支护体系/239
6.5.1木寨岭公路隧道中基于2D围岩黏弹塑性本构模型的大变形预测及让压支护参数确定/240
6.5.2乌鞘岭铁路隧道中基于3D围岩黏弹塑性本构模型的大变形数值仿真/255

第7章让压锚杆在兰渝铁路隧道工程中的试验266

7.1兰渝铁路及依托隧道概况/266
7.2兰渝铁路试验段的原设计支护特点/269
7.3让压锚杆力学特性现场试验/271
7.3.1试验段选取及概况/271
7.3.2监控量测项目的选择/272
7.4让压锚杆力学特性的数值模拟/279

第8章DCP多重防腐锚杆及其他新型锚杆的工程应用286
8.1工程概况/286
8.2DCP多重防腐锚杆在胶州湾海底隧道的应用/288
8.2.1系统锚杆的选择依据/288
8.2.2系统锚杆布设分类/289
8.2.3多重防腐锚杆技术参数/289
8.3可拆卸预应力中空锚杆在白鹤滩水电地下洞室中的应用/290
8.3.1工程概况/290
8.3.2应用情况/291
8.4预应力锚杆在边坡防护工程中的应用/298
8.4.1上三高速公路滑坡区概况/298
8.4.2GY型预应力锚杆的应用/299
参考文献305