第30卷第4期
·36·
2009年4月
电力建设电力建设Construction Electric Power
Vol ．30No．4
第200卷Apr, 309
华北地区应用岩石锚杆基础的几个问题
2杨海巍1，
(1.河北省电力勘测设计研究院，石家庄市，050031；2. 中国地质大学工程学院，武汉市，430074）
［摘要］华北地区广泛分布的山区地貌，为应用岩石锚杆基础提供了丰富的地质条件。但是，勘测设计在
确定使用岩锚基础时，应充分考虑目前的施工条件和工艺能否满足应用岩锚基础，是否方便施工。一些硬度较高、完整性较好的微风化硬质岩石地基，不宜使用岩锚基础；在强风化硬质岩石地基中，因锚孔施工中塞卡钻头的原因，应根据强风化状态硬质岩石的实际完整程度，酌情考虑是否适宜使用岩锚基础。［关键词］
岩石地基；岩锚基础；施工
文献标志码：B
文章编号：1000-7229（2009）04-0036-03
中图分类号：TU471.6
0引言
岩石锚杆基础（直锚式）就是在钻凿成型的岩孔灌注水泥、快硬水泥砂浆或水泥卷，同时加入锚杆体形成的岩锚基础。其充分发挥了原状岩体的力学性能，大大降低了基础材料的消耗量，对运输困难的山区具有明显的经济效益；同时，施工面的减小有利于环境保护和水土保持。华北地区的西部、北部广泛分布有山区地貌，山区的岩石地基为应用岩石锚杆基础提供了丰富的地质条件。但是，在实际应用中还存有一些问题值得进一步探讨。
件，但难于施工，尚不宜适用岩锚基础。
1.2
强风化状态硬质岩石
参考文献[2]中验证了在强风化状态硬质岩石
中使用岩石锚杆基础的可行性。强风化状态硬质岩石，岩体被节理、裂隙分割成碎石状（20～200mm ）。在岩锚基础的设计中，锚孔直径一般为110～150
mm ，这就造成在施工过程中经常遇到碎、块石塞卡
钻头的情况，造成施工进度延误。对此可采用水泥封孔，钻进，再封孔，再钻进，循环施工的方法。但由于施工水平的差异，一些施工方常常要求设计方进行基础变更，这完全是由于目前施工工艺原因而造成的，并非勘测、设计原因。但终归出现了不必要的麻烦，所以在现场岩土工程勘测期间，应根据强风状态硬质岩石的实际完整程度，酌情考虑是否适宜使用岩石锚杆基础。
1不同风化状态的硬质岩石对施工的影响
1.1
中等风化～微风化状态硬质岩石
在《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T
5219—2005）[1]10.1.2中，直锚式岩锚基础使用简要
说明为：覆盖层薄或裸露的硬质微风化岩石，常用钻机成孔。微风化硬质岩石，组织结构基本未变，仅节理面有铁锰质渲染或矿物略有变色，有少量风化裂隙。但是由于华北山区施工条件和目前施工工艺的局限性，一些硬质岩石中，钻机成孔困难。例如某塔基，闪长花岗岩，2.0m 以下基本呈中等风化～微风化状态，现场勘测钻探采用金刚石钻头回转钻进，同时循环水冷却，效率极高，3～4h 可钻进6m 以上。但在施工时，由于施工条件有限，只能采用合金钻头冲击钻进，逾20天没有完成1个孔，钻头损坏无数。
所以一些硬度较高完整性好的岩石，工程地质条件虽然达到规范要求的使用岩锚基础的最优条
收稿日期：2008-10-16
2设计参数中岩体破坏上拔角度的考虑
参考文献[3]中，是以45°的倒截面锥体作为假
想破裂面（图1），由岩体中均匀分布于倒截面圆锥体表面的等代极限剪切应力τs 的垂直分量之和来抵抗上拔力。在参考文献[2]中提到强风化岩中的锚杆基础没有形成从锚杆底部向上45°角的倒锥体的破坏面，破坏时从锚杆底部到裂缝最大展开范围之间的竖向夹角平均为18°。既然在强风化状态硬质岩石中应用岩锚基础已经超出规范要求，那么依据具体情况，设计计算参数也应该进行合理调整。如果假想上拔角度适当减小，是必会避免为满足岩锚基础的边坡要求而开方量剧增的现象。
作者简介：杨海巍（1978—），男，博士研究生，工程师，主要从事岩土工程专业工作。
第4期华北地区应用岩石锚杆基础的几个问题
·37·
图1
直锚式岩锚基础假想破坏面
3数值模拟研究
本文采用FLAC 3D （连续介质快速拉格朗日分
析）计算程序，依据参考文献[2]中的试验参数，对不同锚固深度、不同锚固间距、二次灌浆等工况进行了数值模拟研究，得到如下结果。
3.1
不同锚固深度
锚固深度与承载力之间不是简单的线性关系，
存在临界锚固深度。临界锚固深度和有效锚固深度不一样，有效锚固深度是指某一荷载下实际发挥作用的锚固体长度，其值与外载有关，而临界锚固深度与外载无关。临界锚固深度对锚杆设计具有重要的经济和安全意义。
设定单锚锚固深度1，2，3，4，5，6，7m 7种情形进行数值模拟分析，得到不同的长度与极限承载力之间的关系，见图2。从图2明显可以看出当锚固深度超过4m 以后，其破坏特性为：达到最大承载力后，再发生很小的位移，承载力大幅度降低，类似于脆性破坏。据分析，这是因为如果锚杆长度比较长的情况下，较长锚杆与岩石之间的相对变形比短锚杆大；相对变形越大，灌浆材料剪切软化程度就越高、速度越快，若在锚杆端部均已剪切软化的情况下继续加载，锚杆的剪切软化程度迅速增加并向锚固深部衍生，造成脆性破坏。4～5m 为临界锚固深度范围。
图2
不同锚固深度的载荷－位移曲线
3.2
不同锚固间距
分别采用锚固间距0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8m 进行计算，得到上拔载荷-位移曲线，见图3。各间距
下极限承载力有着明显的差别，锚固间距每增加0.1
m ，锚杆极限承载力约提高12％以上，但当锚固间距为0.7m 时候，承载力不再增加。由此可知，直锚的
间距并不是越大越好，而是到一定的限度之后承载力并不再增加。0.7m 是最优锚固间距。
图3不同锚固间距上拔载荷－位移曲线
3.3
高压二次灌浆
在强风化岩石中存在较多的裂隙，细石混凝土
在浇筑过程中，砂浆在一定的压力下会沿着孔壁周围的裂隙渗透填充，从而在锚杆周围形成一个浆体与强风化岩石的结合体，这部分的填充体使锚杆与周围岩石的粘结范围大大增加，可以整体提高锚杆与岩石的粘结强度。
图4为有无考虑高压二次灌浆的数值模拟结果，可以看出提高围岩的强度与锚固基础的承载力之间存在直接关系，提高围岩强度可以提高锚固体系的整体破坏形式的抗力。
图4二次灌浆对锚固承载力的影响
同时，考虑在施工工艺流程中，若采用膨胀混凝土作为灌浆材料，应该可以有效提高局部的围压，对锚杆的局部承载力提高有较好的增强作用，减少锚
杆与灌浆材料、砂浆与钻孔表面滑动破坏。
·38·
电力建设
用岩锚基础的初衷。
第30卷
4设计理念和业主观念
应用岩锚基础相关岩土工程勘测、结构设计、施
岩石锚杆基础的社会、环保和经济效益优势明显，这是节约型社会所提倡的。随着勘测设计水平的提高，施工工艺不断的改进，华北地区山区线路工程经验的积累，其必将逐步成熟推广起来。
工验槽、基础施工等一系列诸多方面，所以勘测设计在确认使用岩锚基础时，应充分考虑施工条件和工艺是否能够满足应用岩锚基础，能否方便施工。例如，使用岩锚基础应集中在线路某一区段，施工方肯定不会因为1、2基岩锚基础搬运岩锚设备辗转几十公里。
另外，个别业主领导有时武断山区就能高比例使用岩石锚杆基础，造成设计、施工为了“凑数”而被迫使用该基础，造成工程费用不必要的增加，有悖应
5参考文献
[1][2]
DL/T5219—2005架空送电线路基础设计技术规定[S].
费香泽，程永锋，苏秀成，等. 华北地区输电线路岩石锚杆基础试验研究[J].电力建设,2007,28（1）：26-28.
[3]秦庆芝，毛彤宇，刘学军，等. 华北地区岩石锚杆基础设计及试验研究[J].电力建设,2007,28（4）：22-24.
Issues on Application of Rock Bolt Foundation in North China
YANG Hai-wei 1,2
(1.Hebei Electric Power Exploration and Design Institute ，Shijiazhuang 050031, China; 2. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)
［Abstract ］
Mountain terrains are widely spread in North China, providing rich geological conditions for application of rock bolt foundation. However,
in surveying and design, it should be fully considered that whether current construction conditions and technology are suitable for rock bolt foundation and convenient for construction. Some minor weathered hard rock foundations with high hardness and good integrity are not suitable for rock bolt foundation; in heavily weathered hard rock foundations, to avoid drill bit jam in constructions, whether to use rock bolt foundation should be decided according to actual integrity of the heavily weathered hard rock.. ［Keywords ］
rock foundation; rock bolt foundation; construction
（责任编辑：李汉才）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
中广核与白俄罗斯首个核电项目进入实质阶段
[本刊讯]国际核电市场复苏，令中国广东核电集团国际化战略迈出重要步伐。中国广东核电集团近日透
露，根据已签署的协议，2009年中国广东核电集团将与白俄罗斯在其首个核电项目建设中展开实质性合作。同时，该集团与越南电力公司签署了核能合作意向书，为参与越南首个核电项目奠定基础。
作为中国唯一以核电为主业的清洁能源企业，中国广东核电集团核电、风电、水电等清洁能源建设全面提速，目前，公司总资产已超过1000亿元人民币，资产总额步入中央企业第一方阵，正在向“建设国际一流的清洁能源集团”目标迈进。并具有在大型商用核电站的开发、建设和运营方面具有综合优势，其技术、人才、资金和管理等方面具备了同时开工建设多个核电项目的资源和能力。
经过15年的发展，中国广东核电集团所属大亚湾核电站与岭澳核电站一期累计上网电量近3000亿·kW h ，大亚湾核电站一号机组实现无非计划停堆安全运行国内最好纪录，4台机组能力因子整体水平位居世界前列。
前不久，中国推出扩大内需促进经济增长的十项措施，总投资达40000亿元。核电项目成为首批核准的拉动内需项目，其中中广核承担大部分核电项目建设任务。
据统计，至2009年2月底，中国广东核电集团开工建设了岭澳核电站二期、红沿河核电站、宁德核电站、阳江核电站等项目，正式开工机组达到7台，国家核准建设的核电机组达到16台，容量超过1700万kW ，位居世界第一。
第30卷第4期
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2009年4月
电力建设电力建设Construction Electric Power
Vol ．30No．4
第200卷Apr, 309
华北地区应用岩石锚杆基础的几个问题
2杨海巍1，
(1.河北省电力勘测设计研究院，石家庄市，050031；2. 中国地质大学工程学院，武汉市，430074）
［摘要］华北地区广泛分布的山区地貌，为应用岩石锚杆基础提供了丰富的地质条件。但是，勘测设计在
确定使用岩锚基础时，应充分考虑目前的施工条件和工艺能否满足应用岩锚基础，是否方便施工。一些硬度较高、完整性较好的微风化硬质岩石地基，不宜使用岩锚基础；在强风化硬质岩石地基中，因锚孔施工中塞卡钻头的原因，应根据强风化状态硬质岩石的实际完整程度，酌情考虑是否适宜使用岩锚基础。［关键词］
岩石地基；岩锚基础；施工
文献标志码：B
文章编号：1000-7229（2009）04-0036-03
中图分类号：TU471.6
0引言
岩石锚杆基础（直锚式）就是在钻凿成型的岩孔灌注水泥、快硬水泥砂浆或水泥卷，同时加入锚杆体形成的岩锚基础。其充分发挥了原状岩体的力学性能，大大降低了基础材料的消耗量，对运输困难的山区具有明显的经济效益；同时，施工面的减小有利于环境保护和水土保持。华北地区的西部、北部广泛分布有山区地貌，山区的岩石地基为应用岩石锚杆基础提供了丰富的地质条件。但是，在实际应用中还存有一些问题值得进一步探讨。
件，但难于施工，尚不宜适用岩锚基础。
1.2
强风化状态硬质岩石
参考文献[2]中验证了在强风化状态硬质岩石
中使用岩石锚杆基础的可行性。强风化状态硬质岩石，岩体被节理、裂隙分割成碎石状（20～200mm ）。在岩锚基础的设计中，锚孔直径一般为110～150
mm ，这就造成在施工过程中经常遇到碎、块石塞卡
钻头的情况，造成施工进度延误。对此可采用水泥封孔，钻进，再封孔，再钻进，循环施工的方法。但由于施工水平的差异，一些施工方常常要求设计方进行基础变更，这完全是由于目前施工工艺原因而造成的，并非勘测、设计原因。但终归出现了不必要的麻烦，所以在现场岩土工程勘测期间，应根据强风状态硬质岩石的实际完整程度，酌情考虑是否适宜使用岩石锚杆基础。
1不同风化状态的硬质岩石对施工的影响
1.1
中等风化～微风化状态硬质岩石
在《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T
5219—2005）[1]10.1.2中，直锚式岩锚基础使用简要
说明为：覆盖层薄或裸露的硬质微风化岩石，常用钻机成孔。微风化硬质岩石，组织结构基本未变，仅节理面有铁锰质渲染或矿物略有变色，有少量风化裂隙。但是由于华北山区施工条件和目前施工工艺的局限性，一些硬质岩石中，钻机成孔困难。例如某塔基，闪长花岗岩，2.0m 以下基本呈中等风化～微风化状态，现场勘测钻探采用金刚石钻头回转钻进，同时循环水冷却，效率极高，3～4h 可钻进6m 以上。但在施工时，由于施工条件有限，只能采用合金钻头冲击钻进，逾20天没有完成1个孔，钻头损坏无数。
所以一些硬度较高完整性好的岩石，工程地质条件虽然达到规范要求的使用岩锚基础的最优条
收稿日期：2008-10-16
2设计参数中岩体破坏上拔角度的考虑
参考文献[3]中，是以45°的倒截面锥体作为假
想破裂面（图1），由岩体中均匀分布于倒截面圆锥体表面的等代极限剪切应力τs 的垂直分量之和来抵抗上拔力。在参考文献[2]中提到强风化岩中的锚杆基础没有形成从锚杆底部向上45°角的倒锥体的破坏面，破坏时从锚杆底部到裂缝最大展开范围之间的竖向夹角平均为18°。既然在强风化状态硬质岩石中应用岩锚基础已经超出规范要求，那么依据具体情况，设计计算参数也应该进行合理调整。如果假想上拔角度适当减小，是必会避免为满足岩锚基础的边坡要求而开方量剧增的现象。
作者简介：杨海巍（1978—），男，博士研究生，工程师，主要从事岩土工程专业工作。
第4期华北地区应用岩石锚杆基础的几个问题
·37·
图1
直锚式岩锚基础假想破坏面
3数值模拟研究
本文采用FLAC 3D （连续介质快速拉格朗日分
析）计算程序，依据参考文献[2]中的试验参数，对不同锚固深度、不同锚固间距、二次灌浆等工况进行了数值模拟研究，得到如下结果。
3.1
不同锚固深度
锚固深度与承载力之间不是简单的线性关系，
存在临界锚固深度。临界锚固深度和有效锚固深度不一样，有效锚固深度是指某一荷载下实际发挥作用的锚固体长度，其值与外载有关，而临界锚固深度与外载无关。临界锚固深度对锚杆设计具有重要的经济和安全意义。
设定单锚锚固深度1，2，3，4，5，6，7m 7种情形进行数值模拟分析，得到不同的长度与极限承载力之间的关系，见图2。从图2明显可以看出当锚固深度超过4m 以后，其破坏特性为：达到最大承载力后，再发生很小的位移，承载力大幅度降低，类似于脆性破坏。据分析，这是因为如果锚杆长度比较长的情况下，较长锚杆与岩石之间的相对变形比短锚杆大；相对变形越大，灌浆材料剪切软化程度就越高、速度越快，若在锚杆端部均已剪切软化的情况下继续加载，锚杆的剪切软化程度迅速增加并向锚固深部衍生，造成脆性破坏。4～5m 为临界锚固深度范围。
图2
不同锚固深度的载荷－位移曲线
3.2
不同锚固间距
分别采用锚固间距0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8m 进行计算，得到上拔载荷-位移曲线，见图3。各间距
下极限承载力有着明显的差别，锚固间距每增加0.1
m ，锚杆极限承载力约提高12％以上，但当锚固间距为0.7m 时候，承载力不再增加。由此可知，直锚的
间距并不是越大越好，而是到一定的限度之后承载力并不再增加。0.7m 是最优锚固间距。
图3不同锚固间距上拔载荷－位移曲线
3.3
高压二次灌浆
在强风化岩石中存在较多的裂隙，细石混凝土
在浇筑过程中，砂浆在一定的压力下会沿着孔壁周围的裂隙渗透填充，从而在锚杆周围形成一个浆体与强风化岩石的结合体，这部分的填充体使锚杆与周围岩石的粘结范围大大增加，可以整体提高锚杆与岩石的粘结强度。
图4为有无考虑高压二次灌浆的数值模拟结果，可以看出提高围岩的强度与锚固基础的承载力之间存在直接关系，提高围岩强度可以提高锚固体系的整体破坏形式的抗力。
图4二次灌浆对锚固承载力的影响
同时，考虑在施工工艺流程中，若采用膨胀混凝土作为灌浆材料，应该可以有效提高局部的围压，对锚杆的局部承载力提高有较好的增强作用，减少锚
杆与灌浆材料、砂浆与钻孔表面滑动破坏。
·38·
电力建设
用岩锚基础的初衷。
第30卷
4设计理念和业主观念
应用岩锚基础相关岩土工程勘测、结构设计、施
岩石锚杆基础的社会、环保和经济效益优势明显，这是节约型社会所提倡的。随着勘测设计水平的提高，施工工艺不断的改进，华北地区山区线路工程经验的积累，其必将逐步成熟推广起来。
工验槽、基础施工等一系列诸多方面，所以勘测设计在确认使用岩锚基础时，应充分考虑施工条件和工艺是否能够满足应用岩锚基础，能否方便施工。例如，使用岩锚基础应集中在线路某一区段，施工方肯定不会因为1、2基岩锚基础搬运岩锚设备辗转几十公里。
另外，个别业主领导有时武断山区就能高比例使用岩石锚杆基础，造成设计、施工为了“凑数”而被迫使用该基础，造成工程费用不必要的增加，有悖应
5参考文献
[1][2]
DL/T5219—2005架空送电线路基础设计技术规定[S].
费香泽，程永锋，苏秀成，等. 华北地区输电线路岩石锚杆基础试验研究[J].电力建设,2007,28（1）：26-28.
[3]秦庆芝，毛彤宇，刘学军，等. 华北地区岩石锚杆基础设计及试验研究[J].电力建设,2007,28（4）：22-24.
Issues on Application of Rock Bolt Foundation in North China
YANG Hai-wei 1,2
(1.Hebei Electric Power Exploration and Design Institute ，Shijiazhuang 050031, China; 2. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)
［Abstract ］
Mountain terrains are widely spread in North China, providing rich geological conditions for application of rock bolt foundation. However,
in surveying and design, it should be fully considered that whether current construction conditions and technology are suitable for rock bolt foundation and convenient for construction. Some minor weathered hard rock foundations with high hardness and good integrity are not suitable for rock bolt foundation; in heavily weathered hard rock foundations, to avoid drill bit jam in constructions, whether to use rock bolt foundation should be decided according to actual integrity of the heavily weathered hard rock.. ［Keywords ］
rock foundation; rock bolt foundation; construction
（责任编辑：李汉才）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
中广核与白俄罗斯首个核电项目进入实质阶段
[本刊讯]国际核电市场复苏，令中国广东核电集团国际化战略迈出重要步伐。中国广东核电集团近日透
露，根据已签署的协议，2009年中国广东核电集团将与白俄罗斯在其首个核电项目建设中展开实质性合作。同时，该集团与越南电力公司签署了核能合作意向书，为参与越南首个核电项目奠定基础。
作为中国唯一以核电为主业的清洁能源企业，中国广东核电集团核电、风电、水电等清洁能源建设全面提速，目前，公司总资产已超过1000亿元人民币，资产总额步入中央企业第一方阵，正在向“建设国际一流的清洁能源集团”目标迈进。并具有在大型商用核电站的开发、建设和运营方面具有综合优势，其技术、人才、资金和管理等方面具备了同时开工建设多个核电项目的资源和能力。
经过15年的发展，中国广东核电集团所属大亚湾核电站与岭澳核电站一期累计上网电量近3000亿·kW h ，大亚湾核电站一号机组实现无非计划停堆安全运行国内最好纪录，4台机组能力因子整体水平位居世界前列。
前不久，中国推出扩大内需促进经济增长的十项措施，总投资达40000亿元。核电项目成为首批核准的拉动内需项目，其中中广核承担大部分核电项目建设任务。
据统计，至2009年2月底，中国广东核电集团开工建设了岭澳核电站二期、红沿河核电站、宁德核电站、阳江核电站等项目，正式开工机组达到7台，国家核准建设的核电机组达到16台，容量超过1700万kW ，位居世界第一。