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摘 要：详细介绍了某水电站岩锚梁载荷试验过程，通过对试验数据的整理分析表明，岩锚梁锚杆应力变化主要是由于围岩二次应力调整及围岩变形引起的，试验荷载本身引起的增量较小。在试验荷载作用下处于弹性范围内，岩锚梁满足设计要求。
关键词：岩锚梁；载荷试验；锚杆应力；表面应变；断面挠度
水电站地下厂房岩锚梁是通过受力锚杆将钢筋混凝土吊车梁固定在岩墙上的构件，吊车的全部荷载及梁的自重是通过受力锚杆和钢筋混凝土吊车梁与岩石接触面上的摩擦力传到地下厂房岩体。[1]某电站地下主厂房为90m×25m×63m（长×宽×高），吊车梁最大起重重量为520t，为主厂房的重要构件。由于厂房开挖过程中导致岩锚梁结构锚杆应力异常，因此，在岩锚梁下部设有混凝土扶壁墙，以增加岩锚梁的支撑及传力，确保岩锚梁的安全运用。
电厂对岩锚梁检查，上游侧岩锚梁共发现多条裂缝，下游侧岩锚梁共发现13条裂缝。用裂缝塞尺测量裂缝，上游侧裂缝最宽达0.4mm，下游侧最宽达1.2mm。为了检测在裂缝作用下，岩锚梁体的承载能力和安全性，对岩锚梁进行了载荷试验和安全评价。
1 仪器布置
为了满足载荷试验要求，在主厂房上、下游侧的岩锚梁（5个断面，每个断面在3根岩壁锚杆上共布置7支锚杆应力计）共布置70支锚杆应力计，在5个观测断面的上、下游侧各布置两个测缝计（分别布置于结合面的中部和上部），以监测岩锚梁与岩壁结合面的张开度，布置见图1。
为了对试验荷载作用下岩锚梁的挠度、表面应变进行测量，在加载断面前5.9m（受吊车梁尺寸限制）布置挠度测点，选择其中三个断面布置应变计。（3#断面下游面XY32应变计为跨6#缝布置，用于测试试验过程中6#裂缝的发展变化情况。
2 岩锚梁试验
2.1 荷载分级及桥机运行方式
试验荷载分级见表1，在试验开展前完成所有仪器初始读数的采集。每级荷载加装完毕后起吊，达到预定高度后桥机按规定速度运行，分别在5个测试断面停留。当桥机运行到测试断面停下时，立刻测一次读数，10分钟后测下一次读数，然后移到下一个测试断面。
2.2 参数控制标准[2]～[3]
锚杆应力计读数超过300MPa的锚杆应为计，通过应力增量来控制。其标准如下：当大于等于100%总额定载荷试验时（520T），正常锚杆最大应力增值应小于25MPa，当小于等于100%总额定荷载试验时（小于等于520T），正常锚杆最大应力增值应小于15MPa。
锚杆应力计读数低于300MPa，标准如下：锚杆应力不大于340MPa。
测缝计标准：（1）当大于等于100%总额定载荷试验时（500T），相应岩壁吊车梁本身以及岩壁吊车梁与岩壁之间的测缝计最大裂缝增值应小于0.3mm。（2）当小于等于100%总额定荷载试验时（小于等于520T），其岩壁吊车梁本身及岩壁吊车梁与岩壁之间的最大裂缝增值应小于0.2mm。
3 试验成果分析
由于3#断面下游面岩锚梁上分布裂缝较为密集，6#裂缝（裂缝最宽，延伸最长）位于该位置，其对岩锚梁整体结构的损坏最大，该断面为试验重点监测断面，因此，选取该断面试验成果进行分析。
3#断面挠度、应变及裂缝变形测试结果见表2，锚杆应力计及测缝计成果见表3。
在下游侧岩锚梁3#断面下游面布置6块应变计，试验成果见图2，其中岩锚梁顶面及侧面上部布置3块应变计（编号XY31、XY34、XY35），最大荷载（590t）作用下应变为6με～11με，为拉应变；岩锚梁侧面下部3块应变计（编号XY33、XY36、XY37），最大荷载作用下应变为2με～7με，均为压应变。试验成果表明：测试的3个断面应变值均在12με内，变化基本处于线性阶段，说明最大试验荷载作用下岩锚梁仍处于安全状态。
试验表明岩锚梁体顶面及侧面的上部以拉应变为主，岩锚梁侧面下部以压应变为主。
3.1 挠度测量成果分析
3#断面下游面挠度测量成果图见图3，最大荷载作用下挠度为0.72mm，残余挠度0.38mm，从挠度曲线图上可以看出，在试验荷载作用下挠度处于线弹性工作范围内。
挠度测量成果是以岩锚梁各级荷载下总的挠度（残余挠度）变化进行分析的，这反映了岩锚梁的实际挠度（残余挠度）情况。残余挠度结果偏大，主要是由于试验前预载不充分，岩锚梁结构本身存在的缝隙在高荷载作用下压密所致。
3.2 3#断面6#裂缝变形测试结果分析
6#裂缝为下游侧岩锚梁裂缝最大的裂缝，且为斜缝，为本次检测的重点部位。其变形测试成果见图4，通过跨6#裂缝布置应变计，其最大裂缝变形为0.0068mm，变形极其微小，说明在荷载作用下裂缝受到的影响较小，对岩锚梁体并没有产生较大的破坏作用。
3.3 锚杆应力计和测缝计测试结果分析
3#断面下游面4块承受压力锚杆应力计正常工作，最大荷载作用下应力增量为0.03MPa～1.06MPa，残余应力增量为0MPa～0.37MPa。测缝计无变化，增量为0mm。
通过对监测仪器成果分析可得：锚杆应力计变化量基本小于1MPa，其残余应力均小于0.5MPa（除CASY3X_2锚杆应力计大于1MPa，但小于3MPa）。测缝计没有任何变化，远小于锚杆应力计和测缝计的警戒值。在试验过程中，锚杆应力计随试验荷载增加有规律的增大，说明仪器处于正常工作状态，但应力增量很小，在试验荷载作用下，锚杆并没有承受很大的应力，同时承受拉力锚杆应力增量明显大于承受压力锚杆应力增量。分析认为主要由下述原因引起：
（1） 扶壁墙的作用：由于在岩锚梁下增加了扶壁墙，使岩锚梁在试验荷载作用下的受力状态发生变化，大部分荷载通过扶壁墙传递到岩体。
（2） 围岩变形的影响：通过图5、图6可以看出，锚杆应力计应力随时间逐步变大，其变化幅度超过试验中的锚杆应力计变化值，这主要是由于围岩变形和应力重分布引起的，其对锚杆应力的影响超过了试验荷载作用的影响。
4 结论
（1）巖锚梁锚杆应力变化主要是由于围岩二次应力调整及围岩变形引起的，试验荷载本身引起的增量较小。
（2）岩锚梁载荷试验全过程中各级荷载作用下，锚杆应力计、测缝计的变化均小于控制标准，表面挠度测量曲线、应变测量曲线基本处于线性状态，说明岩锚梁受力状态处于弹性范围内。
（3）试验过程中6#裂缝变形量微小，说明其裂缝对岩锚梁的工作状态影响较小，试验荷载最高为590t，设计荷载为520t，说明开裂后的岩锚梁仍满足设计要求。
参考文献：
[1]谷兆祺，李新新，郭军.挪威水电站工程经验介绍[M].Trondheim ：Tapir publishers，1985.
[2]字陈波，林金旭.漫弯水电站二期工程地下厂房岩壁吊车梁承载试验研究[J].水力发电，2007，33（5）：6974.
[3]黄志鹏，周江平，徐爱平，赫晓光，董燕君.锦屏一级电站地下厂房岩锚梁载荷试验研究[J].岩土力学，2011，32（1）：471475.
作者简介：[BP（]袁晓俊（1977），女，讲师，中国水利电力对外有限公司从事项目管理工作；[BP）]袁晓俊（1977），女，河南孟津人，讲师，从事项目管理工作。
关键词：岩锚梁；载荷试验；锚杆应力；表面应变；断面挠度
水电站地下厂房岩锚梁是通过受力锚杆将钢筋混凝土吊车梁固定在岩墙上的构件，吊车的全部荷载及梁的自重是通过受力锚杆和钢筋混凝土吊车梁与岩石接触面上的摩擦力传到地下厂房岩体。[1]某电站地下主厂房为90m×25m×63m（长×宽×高），吊车梁最大起重重量为520t，为主厂房的重要构件。由于厂房开挖过程中导致岩锚梁结构锚杆应力异常，因此，在岩锚梁下部设有混凝土扶壁墙，以增加岩锚梁的支撑及传力，确保岩锚梁的安全运用。
电厂对岩锚梁检查，上游侧岩锚梁共发现多条裂缝，下游侧岩锚梁共发现13条裂缝。用裂缝塞尺测量裂缝，上游侧裂缝最宽达0.4mm，下游侧最宽达1.2mm。为了检测在裂缝作用下，岩锚梁体的承载能力和安全性，对岩锚梁进行了载荷试验和安全评价。
1 仪器布置
为了满足载荷试验要求，在主厂房上、下游侧的岩锚梁（5个断面，每个断面在3根岩壁锚杆上共布置7支锚杆应力计）共布置70支锚杆应力计，在5个观测断面的上、下游侧各布置两个测缝计（分别布置于结合面的中部和上部），以监测岩锚梁与岩壁结合面的张开度，布置见图1。
为了对试验荷载作用下岩锚梁的挠度、表面应变进行测量，在加载断面前5.9m（受吊车梁尺寸限制）布置挠度测点，选择其中三个断面布置应变计。（3#断面下游面XY32应变计为跨6#缝布置，用于测试试验过程中6#裂缝的发展变化情况。
2 岩锚梁试验
2.1 荷载分级及桥机运行方式
试验荷载分级见表1，在试验开展前完成所有仪器初始读数的采集。每级荷载加装完毕后起吊，达到预定高度后桥机按规定速度运行，分别在5个测试断面停留。当桥机运行到测试断面停下时，立刻测一次读数，10分钟后测下一次读数，然后移到下一个测试断面。
2.2 参数控制标准[2]～[3]
锚杆应力计读数超过300MPa的锚杆应为计，通过应力增量来控制。其标准如下：当大于等于100%总额定载荷试验时（520T），正常锚杆最大应力增值应小于25MPa，当小于等于100%总额定荷载试验时（小于等于520T），正常锚杆最大应力增值应小于15MPa。
锚杆应力计读数低于300MPa，标准如下：锚杆应力不大于340MPa。
测缝计标准：（1）当大于等于100%总额定载荷试验时（500T），相应岩壁吊车梁本身以及岩壁吊车梁与岩壁之间的测缝计最大裂缝增值应小于0.3mm。（2）当小于等于100%总额定荷载试验时（小于等于520T），其岩壁吊车梁本身及岩壁吊车梁与岩壁之间的最大裂缝增值应小于0.2mm。
3 试验成果分析
由于3#断面下游面岩锚梁上分布裂缝较为密集，6#裂缝（裂缝最宽，延伸最长）位于该位置，其对岩锚梁整体结构的损坏最大，该断面为试验重点监测断面，因此，选取该断面试验成果进行分析。
3#断面挠度、应变及裂缝变形测试结果见表2，锚杆应力计及测缝计成果见表3。
在下游侧岩锚梁3#断面下游面布置6块应变计，试验成果见图2，其中岩锚梁顶面及侧面上部布置3块应变计（编号XY31、XY34、XY35），最大荷载（590t）作用下应变为6με～11με，为拉应变；岩锚梁侧面下部3块应变计（编号XY33、XY36、XY37），最大荷载作用下应变为2με～7με，均为压应变。试验成果表明：测试的3个断面应变值均在12με内，变化基本处于线性阶段，说明最大试验荷载作用下岩锚梁仍处于安全状态。
试验表明岩锚梁体顶面及侧面的上部以拉应变为主，岩锚梁侧面下部以压应变为主。
3.1 挠度测量成果分析
3#断面下游面挠度测量成果图见图3，最大荷载作用下挠度为0.72mm，残余挠度0.38mm，从挠度曲线图上可以看出，在试验荷载作用下挠度处于线弹性工作范围内。
挠度测量成果是以岩锚梁各级荷载下总的挠度（残余挠度）变化进行分析的，这反映了岩锚梁的实际挠度（残余挠度）情况。残余挠度结果偏大，主要是由于试验前预载不充分，岩锚梁结构本身存在的缝隙在高荷载作用下压密所致。
3.2 3#断面6#裂缝变形测试结果分析
6#裂缝为下游侧岩锚梁裂缝最大的裂缝，且为斜缝，为本次检测的重点部位。其变形测试成果见图4，通过跨6#裂缝布置应变计，其最大裂缝变形为0.0068mm，变形极其微小，说明在荷载作用下裂缝受到的影响较小，对岩锚梁体并没有产生较大的破坏作用。
3.3 锚杆应力计和测缝计测试结果分析
3#断面下游面4块承受压力锚杆应力计正常工作，最大荷载作用下应力增量为0.03MPa～1.06MPa，残余应力增量为0MPa～0.37MPa。测缝计无变化，增量为0mm。
通过对监测仪器成果分析可得：锚杆应力计变化量基本小于1MPa，其残余应力均小于0.5MPa（除CASY3X_2锚杆应力计大于1MPa，但小于3MPa）。测缝计没有任何变化，远小于锚杆应力计和测缝计的警戒值。在试验过程中，锚杆应力计随试验荷载增加有规律的增大，说明仪器处于正常工作状态，但应力增量很小，在试验荷载作用下，锚杆并没有承受很大的应力，同时承受拉力锚杆应力增量明显大于承受压力锚杆应力增量。分析认为主要由下述原因引起：
（1） 扶壁墙的作用：由于在岩锚梁下增加了扶壁墙，使岩锚梁在试验荷载作用下的受力状态发生变化，大部分荷载通过扶壁墙传递到岩体。
（2） 围岩变形的影响：通过图5、图6可以看出，锚杆应力计应力随时间逐步变大，其变化幅度超过试验中的锚杆应力计变化值，这主要是由于围岩变形和应力重分布引起的，其对锚杆应力的影响超过了试验荷载作用的影响。
4 结论
（1）巖锚梁锚杆应力变化主要是由于围岩二次应力调整及围岩变形引起的，试验荷载本身引起的增量较小。
（2）岩锚梁载荷试验全过程中各级荷载作用下，锚杆应力计、测缝计的变化均小于控制标准，表面挠度测量曲线、应变测量曲线基本处于线性状态，说明岩锚梁受力状态处于弹性范围内。
（3）试验过程中6#裂缝变形量微小，说明其裂缝对岩锚梁的工作状态影响较小，试验荷载最高为590t，设计荷载为520t，说明开裂后的岩锚梁仍满足设计要求。
参考文献：
[1]谷兆祺，李新新，郭军.挪威水电站工程经验介绍[M].Trondheim ：Tapir publishers，1985.
[2]字陈波，林金旭.漫弯水电站二期工程地下厂房岩壁吊车梁承载试验研究[J].水力发电，2007，33（5）：6974.
[3]黄志鹏，周江平，徐爱平，赫晓光，董燕君.锦屏一级电站地下厂房岩锚梁载荷试验研究[J].岩土力学，2011，32（1）：471475.
作者简介：[BP（]袁晓俊（1977），女，讲师，中国水利电力对外有限公司从事项目管理工作；[BP）]袁晓俊（1977），女，河南孟津人，讲师，从事项目管理工作。