锚杆寿命的讨论PPT课件.ppt

岩石力学与工程学报岩石力学与工程学报2002年年1月月关于锚杆“定时炸弹”问题的讨论——答郭映忠教授Contents锚杆锚杆“定时炸弹定时炸弹”问题的提出问题的提出1现场取样调查结果与分析现场取样调查结果与分析2室内模拟实验结果与分析室内模拟实验结果与分析3砂浆锚杆使用寿命评估砂浆锚杆使用寿命评估4锚杆锚杆“定时炸弹定时炸弹”问题的提出问题的提出•2000年年5月月8~10日，日，“边坡灾害及其防治研究边坡灾害及其防治研究会会”在香港召开鉴于我国在在香港召开鉴于我国在20世纪世纪60年代以年代以来各类工程中使用了大量锚杆，来各类工程中使用了大量锚杆，70年代以后使用年代以后使用了许多锚索这些锚杆、锚索的先进性、可靠性、了许多锚索这些锚杆、锚索的先进性、可靠性、经济性无可怀疑经济性无可怀疑问题是，在用作永久支护的无问题是，在用作永久支护的无数工程中，它们的使用寿命究竟有多长？会否有数工程中，它们的使用寿命究竟有多长？会否有一天寿终正寝，成为工程中的一天寿终正寝，成为工程中的“定时炸弹定时炸弹”，使，使工程毁于一旦？工程毁于一旦？现场取样调查结果取样工程取样工程工程年限工程年限（年）（年）锚杆情况锚杆情况武汉龟山工武汉龟山工程程3砂浆未开始中性化，锚杆完好无锈。

砂浆未开始中性化，锚杆完好无锈焦作冯营矿焦作冯营矿8砂浆握裹部位基本无锈蚀，无砂浆过砂浆握裹不良部位砂浆握裹部位基本无锈蚀，无砂浆过砂浆握裹不良部位坑蚀最深处为坑蚀最深处为0.65mm，腐蚀速度为，腐蚀速度为0.041mm/a焦作焦东矿焦作焦东矿12安设时对中不良，握裹层最薄处仅安设时对中不良，握裹层最薄处仅1~2mm，表层中性，表层中性化深处约化深处约0.8mm，杆体表面有浮锈；但握裹层厚度大于，杆体表面有浮锈；但握裹层厚度大于3mm段无锈蚀段无锈蚀鹤壁矿务局鹤壁矿务局四矿四矿28坑蚀深度分别为坑蚀深度分别为0.4~1.5mm（（2#和和5#，有渗透水），有渗透水）和和0.05~0.10mm（（1#，，3#和和4#，无渗透水）无渗透水）山东海泽县山东海泽县某工程某工程17喷射混凝土钢筋挂网，厚喷射混凝土钢筋挂网，厚40mm喷层下喷层下17年丝毫无锈蚀年丝毫无锈蚀对现场调查的分析•（（1）地下工程中以普通水泥砂浆为锚杆注浆材料时，其碳化速度甚缓，可不）地下工程中以普通水泥砂浆为锚杆注浆材料时，其碳化速度甚缓，可不考虑握裹层碳化对锚杆锈蚀的影响考虑握裹层碳化对锚杆锈蚀的影响•（（2）锚杆杆体须对中放置，以保证握裹层厚度。

其较薄或无砂浆者，在渗漏）锚杆杆体须对中放置，以保证握裹层厚度其较薄或无砂浆者，在渗漏水作用下均产生了不同程度的锈蚀水作用下均产生了不同程度的锈蚀•（（3）锚杆因各地环境条件、使用年限不同而具有不同的腐蚀速度处于干湿）锚杆因各地环境条件、使用年限不同而具有不同的腐蚀速度处于干湿交替或触水条件下锚杆腐蚀率为，承载力下降较大；裸露而不触水者为，承交替或触水条件下锚杆腐蚀率为，承载力下降较大；裸露而不触水者为，承载力下降较少；握裹层质量好者载力下降较少；握裹层质量好者8~12a无锈蚀；无砂浆的锚杆锈蚀严重，使无锈蚀；无砂浆的锚杆锈蚀严重，使用用28a即已不能满足设计要求即已不能满足设计要求实验室模拟实验•承载力损失率预测：承载力损失率预测：•当当Δr很小时，式（很小时，式（1）近似为）近似为（1）锚杆应力腐蚀实验结果试件编号试件编号涂料种类涂料种类砂浆配比砂浆配比实验环境实验环境施加应力施加应力MPa实验龄期实验龄期d裂缝处锈裂缝处锈蚀面积蚀面积mm²腐蚀速度腐蚀速度mm/a应应PG-1/425号普通号普通硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：中砂：水中砂：水1:1:0.42干湿交替，干湿交替，每每14d循环循环一次一次23.612030.22180210.25应应PB丙烯酸酯丙烯酸酯共聚乳液共聚乳液水泥浆二水泥浆二道道23.6180170.06应应PH环氧沥青环氧沥青一道一道/23.618040.04表二分析结果：•(1) 握裹层开裂对锚杆的锈蚀规律为裂缝越宽其锈蚀面积及深度越大握裹层开裂对锚杆的锈蚀规律为裂缝越宽其锈蚀面积及深度越大•(2) 掺有减水剂掺有减水剂 膨胀剂和阻锈剂的砂浆锚杆的平均锈蚀程度最轻普膨胀剂和阻锈剂的砂浆锚杆的平均锈蚀程度最轻普通硅酸盐水泥砂浆锚杆的最重而丙乳锚杆的则居中通硅酸盐水泥砂浆锚杆的最重而丙乳锚杆的则居中•(3) 对无涂层试件密闭潮湿条件下均无锈蚀永久浸泡试件锈蚀程度高对无涂层试件密闭潮湿条件下均无锈蚀永久浸泡试件锈蚀程度高于干湿交替试件于干湿交替试件•(4) 对有涂料试件环氧沥青涂料试件潮湿条件下无锈蚀干湿交替条件对有涂料试件环氧沥青涂料试件潮湿条件下无锈蚀干湿交替条件下锈蚀面积大于永久浸泡试件下锈蚀面积大于永久浸泡试件•(5) 丙乳试件潮湿条件下锈蚀面积小于相应的干湿交替试件但锈蚀深丙乳试件潮湿条件下锈蚀面积小于相应的干湿交替试件但锈蚀深度则大于后者度则大于后者裸露锚杆腐蚀速度实验结果试件编号试件编号实验溶液实验溶液之之PH值值实验方式实验方式不同龄期腐蚀速度不同龄期腐蚀速度mm/a30d90d180dC7.4密闭潮湿密闭潮湿0.0120.0090.005Z7.4永久浸泡永久浸泡0.1180.0480.028J7.4干湿交替干湿交替0.0830.0490.030S5.0~5.5永久浸泡永久浸泡0.0270.1500.089A8.5~9.0永久浸泡永久浸泡0.1420.0600.034研究表明：•(1) 在永久浸泡3 种试件中锚杆体在弱酸性溶液中的平均腐蚀速度较规律地为中性和弱碱性中的2 倍以上而在弱碱性溶液中的腐蚀速度又比在中性中的略高。

•(2) 置于密闭且空气相对湿度为 100% 条件下的锚杆其腐蚀速度仅为永久浸泡和干湿交替试件腐蚀速度的1/5 左右•(3) 无论在何种实验环境中锚杆腐蚀量均随时间延长而增加腐蚀速度则随时间延长而减小锚杆腐蚀速度-时间关系曲线有涂料锚杆腐蚀实验结果试件编号试件编号涂料种类涂料种类实验方式实验方式杆体锈蚀面积百分杆体锈蚀面积百分比比%（龄期（龄期18d））最大腐蚀速度最大腐蚀速度mm/a（龄期（龄期180d））TH环氧沥青环氧沥青一道一道密闭潮湿密闭潮湿0.3≈0中性永久浸泡中性永久浸泡0.5干湿交替干湿交替0.7弱酸性水永久浸泡弱酸性水永久浸泡2.7弱碱性水永久浸泡弱碱性水永久浸泡1.2TL阳离子氯阳离子氯丁胶乳水丁胶乳水泥浆二道泥浆二道密闭潮湿密闭潮湿12.10.087中性永久浸泡中性永久浸泡2.70.094干湿交替干湿交替9.10.193弱酸性水永久浸泡弱酸性水永久浸泡42.50.123弱碱性水永久浸泡弱碱性水永久浸泡9.40.175TB丙烯酸酯丙烯酸酯共聚乳液共聚乳液水泥浆二水泥浆二道道密闭潮湿密闭潮湿2.20.195中性永久浸泡中性永久浸泡1.60.116干湿交替干湿交替5.50.083弱酸性水永久浸泡弱酸性水永久浸泡17.50.157弱碱性水永久浸泡弱碱性水永久浸泡0.50.142砂浆锚杆使用寿命•（（1）优质砂浆锚杆使用寿命）优质砂浆锚杆使用寿命X为碳化深度（为碳化深度（mm）；）；α为碳化深度系数；为碳化深度系数；t为碳化龄期（为碳化龄期（a）；）；B为常数，。

为常数，砂浆锚杆使用寿命（（2）施工质量不良砂浆锚杆使用寿命）施工质量不良砂浆锚杆使用寿命 约约50年年（（3）施工质量不良且环境恶劣时砂浆锚杆使用寿命）施工质量不良且环境恶劣时砂浆锚杆使用寿命 约约20~25年年 结语（（1））“永久性永久性”根本不存在；根本不存在；（（2）有必要对锚杆使用寿命问题作更深入、系统）有必要对锚杆使用寿命问题作更深入、系统的研究；的研究；（（3）砂浆锚杆使用寿命问题具有普遍意义；）砂浆锚杆使用寿命问题具有普遍意义；（（4）对重大工程中锚杆、土钉、锚索及其他钢筋）对重大工程中锚杆、土钉、锚索及其他钢筋的施工质量作出较准确的评定，并记录在案，以的施工质量作出较准确的评定，并记录在案，以备在其使用寿命到期之前，采取更先进的技术进备在其使用寿命到期之前，采取更先进的技术进行加固。