有关锚杆技术在泥石流防治工程的应用研究

2014-12-11关晶晶衣昊鹏周健

中国科技纵横 2014年24期

关键词：堤坝泥石流锚杆

关晶晶衣昊鹏周健

(辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院,辽宁鞍山 114038)

有关锚杆技术在泥石流防治工程的应用研究

关晶晶衣昊鹏周健

(辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院,辽宁鞍山 114038)

随着科学技术的不断发展,一种被称为锚杆的新兴技术广泛的应用在工程建筑物和地下岩层的连接上,其主要的工作原理是根据水、土以及其他物质所产生的压力而形成一种拉力,与此同时巧妙的利用地质层的“锚固力”,以此来达到保护建筑物的目的,从而加强建筑物或地质的坚固性,所以此技术在很大程度上有助于泥石流的防治工作。

锚杆技术泥石流纺织工程应用研究

为了防治泥石流,在泥石流防治工程中采用了锚杆技术,锚杆技术在泥石流防治工程中的应用,不仅起到了加强岩体坚固性的作用,还利用其特点有效的改变了岩体的应力条件,从而使岩体在很大程度上提高了稳定性,达到了泥石流防治的目的。

1 锚杆技术的特点和工作原理

所谓的锚杆技术是指安装在岩土层深处的一种受拉杆件,其在工作中主要是放于建筑物与岩土层之间,用于连接建筑物与岩土层。锚杆主要有两端,一端固定在建筑物上,另一端固定在岩土层上,利用两端物体向其实施压力,从而达到承受土、水等物质载荷的拉力,以此防治工程建筑物的严重变形,从而加强建筑物的稳定性,增强岩体的坚固性,以此来实现防治泥石流灾害。

1.1 岩土锚杆技术

此项技术是将锚杆件掩盖在土质下面,以此来增强岩土的坚固性和稳定性。工作时主要是利用一些不同性质的建筑材料,如高强度的钢材、钢丝、钢绞线等,利用这些材料来减少物质的应力,从而增强岩土的坚固性。以下是钢绞线在不同应力条件下的变化结果。

应力水平 K 0．5 0．55 0．6 0．65 0．7 0．75 R 0．4 0．45 0．5 0．6 0．8 1．5

1.2 锚杆工程

这项技术能够自主筛选施工的环境,寻找合适的施工位置,被用于边坡施工位置的选择上,因此与防滑建设产生了很大的差别,也因此使施工人员减少了施工时间,避免了滑塌事件的发生。因为锚杆存在孔的直径与抗滑建筑相比比较小,所以在抗滑建筑技术中或多或少都会带有一些岩石,从而加大了岩石坍塌的可能性。而利用锚杆技术可以很准确的确定锚固的长度,从而替代施工中的抗滑物质,减少施工时间,增强施工效果。

2 锚杆技术在泥石流防治工程中的应用

在泥石流灾害中,最有效的建筑就是拦沙坝。拦沙坝工程的建筑是防治泥石流灾害的重要手段,此工程的建设不是一种小型的建筑,而是一项大型的拦蓄工程,通常情况下被建设在一些流域的中上游,一方面可以承受泥石流的发生,另一方面可以成为危险区域的防护建设,以此形成了双向作用,不仅有助于自然环境的建设,还能够成为生态保护的建筑设施,即起到了泥石流的防治作用,又起到了拦稳建筑与排导建筑的连接作用,避免了灾害的发生,减少了灾害发生带来的损失,是一种全面的防治工程。而由于地形和地质条件的不同,形成的拦沙坝也有不同的类型,主要分为用于抑制泥石流的重力式拦沙坝和阻挡泥石流的格栅式大坝。

2.1 锚杆技术在重力式拦沙坝中的应用

在重力式拦沙坝中形成了不同形式的断面,并且形成的断面尺度较大。而具体的计算包含了抗滑稳定和抗倾稳定。

(1)抗滑稳定计算:根据抗滑建筑的性质来划分坝体产生的损坏种类,具体表现为岩石基层形成的一些滑动,沿齿、锤基之间连接线的移动等,通过工程建筑的推力和压力形成倾覆。另外一种是由于低坝在没有积满的情况下被突发的泥石流灾害所撞击形成的倾覆,而根据抗滑稳定来计算形成断面的尺度,其计算公式为:而在上面的这个式子中,W代表的是单位坝长形成断面垂直力的总和,C代表的是单位面积的粘结度,Q代表的是堤坝工程建筑物的各项压力,P代表的是堤坝断面的冲击力,f代表的是堤坝基层的摩擦系数。由于一些地区发生泥石流与拦沙坝的距离较近,容易形成沟床和陡坡,从而造成拦沙库的容量较小,与产生的泥石流的总量相比较小,不利于起到良好的防治效果,所以在堤坝断面建设的计算中要选择较大的Kc值,以此来稳定坝体的坚固性,增强堤坝的横断面尺度,从而实现堤坝的抗滑性。

(2)抗倾覆稳定计算:此计算方式主要是检验坝体基层的力矩是否合适。公式为:在上式中WLw代表坝的抗倾覆力矩,主要包括了拦沙坝自身的重量、水的重量、泥石流的重量和一些堆积物的重量；QLq代表的是泥石流的堤坝的冲击力度。

(3)优化结构设计。根据泥石流的发生,总结其经验可知,计算泥石流的冲击力是保护堤坝的关键措施,只有确定出堤坝的冲击力度,才能进一步的计算出堤坝的断面尺寸,从而达到防治泥石流的作用。根据以上计算方式可以将其进行合并,以此来加大堤坝自身的重量,防治发生泥石流时对拦沙坝产生较大的冲击,形成严重的损害。

2.2 锚杆技术在格栅坝中的应用

格栅坝主要是指拦截脏污的格栅,有利于水石流的预防工作。由于以往使用的格栅坝所具有的抗滑功能和抗倾覆功能仅仅是利用支墩自身的重量来实现防治水石流的,而这并不能很好的实现水石流的防治工作,所以将锚杆技术投入到了格栅坝中,这样不仅可以减少支墩使用的数量,还可以减少支墩的占地面积。若是在格栅坝中使用的是回收式锚杆,还能够根据建筑格栅的需求来移动支墩,从而形成坚固的格栅坝。

1)回收式锚杆的特点:其主要是利用先进的科学技术手段,将其他地锚中的先进技术进行了有效的结合,形成了可靠的技术手段,与其他技术相比,回收式锚杆较为廉价,且具有较大的利用价值,所以被防治泥石流工程大量使用。2)锚杆回收技术:使用锚杆回收技术可以减少埋藏在地下的垃圾对地质带来的危害,从而起到对地下深层工程的支撑作用。根据科学技术的发展,锚杆支护的方式被广泛认可,因为竣工之后,锚杆会被留在地质下面,从而对地质造成破坏,而由于一些管理上的疏忽对这方面没有任何的记载,长期以来对地质形成了严重的破坏。由此可知,在泥石流的防治工程中,若是采取的措施没有起到作用时,可以临时使用移动式格栅来阻挡泥石流带来的破坏,这样不仅能有效的防治泥石流造成的破坏,还对环境起到了保护的作用。