钢绞线锚索,压力分散锚索,钢绞线

锚索自由段，指锚索体中穿过潜在滑动体并未与灌浆体粘结的区域，其另一端则与锚固段紧密连接。它是锚索结构中的关键传力组件，核心功能在于将来自外锚头（张拉端）的预应力，无损耗地、顺畅地传递至深部稳定岩土层中的锚固段。 自由段的存在，确保了预应力能够主动地施加到被加固的岩土体上，从而形成有效的主动支护。如果没有自由段，或自由段长度不足，锚索的预应力将在潜在滑裂面附近过早地分散，无法作用于深层稳定地层，大大降低加固效果。此外，合理的自由段长度还为被加固岩土体提供了一定的允许变形空间，避免了因微小位移而导致预应力骤增，从而保护锚索不受损。因此，自由段的设计是确保锚索发挥“主动”加固作用的基础。

锚索锚固段是锚索深入并固定于稳定地层中的关键部分，位于自由段之后。其核心功能是提供锚索所需的全部抗拔力，如同船的锚一样，将来自自由段的拉力分散并传递到周围稳定的岩土体中，从而实现对不稳定岩土体的锚固。 在构造上，锚固段通过灌浆体（通常是水泥浆）与钻孔孔壁紧密粘结。当张拉自由段时，拉力通过锚固段浆体与孔壁的粘结摩阻力、以及浆体对钢绞线的握裹力得以平衡。锚固段的设计必须确保其所在的岩土层具备足够的强度和稳定性，能够长期承受这些拉力的作用。因此，锚固段是整个锚索系统的“根基”，其效能直接决定了锚索的承载能力和工程的安全性。

锚固段的荷载传递是一个复杂的力学过程。当预应力通过钢绞线传递至锚固段时，力主要通过两种方式向地层转移：其一是钢绞线与周边灌浆体之间的“握裹力”；其二是灌浆体与钻孔孔壁岩土体之间的“粘结摩阻力”。 这个过程并非均匀分布。拉力从锚固段起始端向末端递减，应力集中现象明显， 的粘结应力发生在靠近自由段的接口附近。随着荷载增加，应力峰值会逐渐向锚固段末端转移。如果荷载超过极限，破坏可能发生在筋体与浆体的界面、浆体与地层的界面，或者直接发生在周围的岩土体内部。因此，设计时需要根据岩土体特性，提供足够的锚固段长度，以确保拉力能够被安全、充分地分散到整个锚固段中。

在边坡、基坑、大坝抗浮等工程中，锚固段的可靠性是整个支护结构安全的前提。一个设计合理、施工精良的锚固段，能够确保预应力长期、稳定地作用于岩土体，有效控制变形，防止灾害发生。 工程中与锚固段相关的常见问题主要包括：1. 选址错误：锚固段未置于稳定地层，导致锚固力不足而整体滑移。2. 灌浆缺陷：如浆体强度不足、灌浆不饱满或孔内沉渣过厚，严重削弱粘结力。3. 地层蠕变：在软岩或软土中，长期荷载下地层可能发生蠕变，导致预应力损失。4. 腐蚀破坏：地下有害环境可能腐蚀锚固段内的钢绞线，使其发生脆性断裂。因此，对锚固段从设计到施工、验收的全过程质量控制，是工程成功的生命线。

锚固段长度的确定是锚索设计的核心计算之一。其基本原则是：所需锚固段长度 = 锚索设计拉力 / (锚固段周长 × 地层与浆体的极限粘结强度)。这是一个简化的公式，实际设计中还需考虑安全系数、群锚效应、地层不均匀性等。 设计时，锚固段必须设置在经地质勘察确认的稳定地层中，并需穿越潜在滑动面足够深度。其长度并非越长越好，因为理论和实践表明，荷载传递主要集中在锚固段的前部，超过一定“有效长度”后，增加的长度对承载力的提升非常有限。因此，工程师需要在计算的基础上，结合地层的特异性，确定一个既安全又经济合理的锚固段长度，有时甚至会通过增加钻孔直径（增大周长）来替代单纯增加长度。

安全型分散锚索的工作原理是其成功的关键。在张拉时，预应力通过无粘结钢绞线或带护套的筋体传递至各个分散设置的承载体。每个承载体将其所承受的力，通过注浆体传递给特定长度的岩土体，形成一个独立的锚固单元。 这些锚固单元在力学上是串联关系，但又共同工作。当荷载施加时，从 前端的单元开始，应力依次被激活并向后传递，直至所有单元共同达到设计荷载。这种机制确保了沿整个锚固段长度上，粘结应力分布更为均匀，避免了传统锚索在锚固段前端出现的严重应力集中现象。它充分利用了更深部地层的岩土强度，从而在同等钻孔长度下能够提供更大的承载力，或者在达到同等承载力时，结构更为安全可靠。