影响锚杆支护效果的试验研究

摘 要：针对土质地层采用锚杆支护的效果研究，主要是体现在对锚杆滑移量的控制上。通过正交试验设计，研究锚杆长度、钻孔孔径以及锚固剂作用速度对锚杆滑移量变化的影响。并通过极差分析方法，对所得数据进行分析处理，最终得到最有利于减少锚杆滑移量的因素组合，保证最佳的锚杆支护效果。

关键词：锚杆支护；滑移量；正交试验；极差分析

引言

锚杆支护是一种广泛用于基建、水利、道路桥梁等土木各方向的一种支护形式。其支护效果的优劣会直接影响工程质量安全。其中，在土质地层中使用锚杆支护，锚杆在土层中的相对滑移量是评判其锚固效果的重要指标。影响滑移量的因素有很多，主要是与锚杆自身参数、施工工艺以及锚固剂种类及参数有关。结合前人的研究成果，从不同的方面选取具有代表性的影响因素，研究不同因素变化水平下对锚杆滑移量的影响。

本文将通过一组正交试验研究，运用数理统计方法，分析得出各因素对锚杆滑移量的影响，并得出最有利于锚杆支护效果提升的最佳因素组合。

1.試验方案设计

试验采用正交试验方法进行设计，首先先确定本次试验的目的与测试指标。目的是为了得到最有利于锚杆支护效果提升的最佳因素组合，试验测试指标为锚杆与土层的相对滑移量。再确定与试验目的相适应的因素与水平。经研究后确定为三个因素，分别是锚杆的长度、钻孔的孔径以及锚固剂作用速度。每个因素包含四个变化水平，即锚杆长度取3000mm、4000mm、5000mm、6000mm，钻孔孔径取80mm、100mm、120mm、140mm，锚固剂作用速度取超快速、快速、中速、慢速。因素水平表如表1所示：

由上，可知本试验为三因素四水平试验，查阅正交试验表可知，本试验可由L1645正交试验表进行，具体的试验组水平组合按表2所示。

2.试验准备与测量

试验除锚杆长度、钻孔孔径以及锚固剂作用速度这三个因素按表2进行变化，其他条件均保持一致。锚杆形式均为端承型锚杆，选用同种锚固剂，采用的锚杆体为同一种材质且杆径相同的金属杆体。在同样的施工工艺下，将各组锚杆按要求安装到围岩地质情况一致的位置。钻孔方向与沿途层竖向呈25°夹角，每次钻孔后及时进行清理，保证锚固强度发育完全。

为测量锚杆与土层的相对位移，采用磁力位移计进行测量。将液压穿心千斤顶置于实验处岩体层平面，使用磁力位移计测量锚杆相对位移量。

自锚杆植入之后开始进行测量，保证在每天的同一时间进行读数，直至位移量稳定。经过试验后发现，基本上在锚杆植入后60天以内，滑移量得以稳定。故记录各组试验在锚杆植入后第60天的位移值作为滑移量。各组所得数据按表2所示。

3.数据分析

根据表2中数据，为分析其各因素对滑移量的影响程度，决定采用极差分析方法进行处理。极差分析表如表3所示：

通过数据处理分析，得以上三个因素中，存在 ，换言之，即试验中的三种因素对锚杆滑移量的影响程度从大到小分别为 ，即锚固剂作用速度的影响程度最大，钻孔孔径作用次之，对锚杆滑移量影响最小的是锚杆长度。

4.结论

通过极差分析，得到锚杆长度、钻孔孔径以及锚固剂作用速度这三种因素对锚杆滑移量的影响程度，从大到小排序依次为锚固剂作用速度>钻孔孔径>锚杆长度。

得到这一结论对实际工程的现场施工与设计起到重要的指导作用。即在施工设计过程中，为保证锚固效果，应优先保证锚固剂质量，其次要求开挖钻孔符合施工设计规范，同时满足设定锚杆长度标准。

参考文献

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作者简介

胡钰、男、1985.02-、工程师、中国水利水电第十二工程局有限公司国际工程公司（公司注册所在地：浙江、杭州）；

（作者单位：中国水利水电第十二工程局有限公司国际工程公司）