擴大頭錨桿研究進展綜述

蔡強， 李寶幸， 宋軍

(1.中國地質科學院探礦工藝研究所， 成都 611734； 2.中國地質調查局地質災害防治技術中心， 成都 611734； 3.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院， 北京 100083； 4.中國地質科學院礦產綜合利用研究所， 成都 610041)

錨桿支護作為邊坡加固的一個重要手段，是巖土工程領域的一個重要分支，已在世界范圍內得到廣泛應用并取得了巨大成功。巖土錨固技術可有效改善土體的應力狀態(tài)，與周邊巖土體形成統(tǒng)一整體，以提高巖土體自身強度和整體穩(wěn)定性[1]。在地質條件較差，或者對變形控制要求較高的地層中，使用普通注漿錨桿進行邊坡的支護加固效果往往不理想，存在形變量過大、承載能力較低和防水性能不佳等缺陷。極限承載力是錨桿技術中最為核心的問題，普通錨桿通過注漿體和地層土體之間的摩擦力來提供抗拔力，為純摩擦型錨桿，因此，若想提升普通錨桿的抗拔承載力，往往只能通過增加錨桿的長度來實現(xiàn)。但已有研究[2-3]表明，普通錨桿的極限承載力會隨著錨固段的增長呈現(xiàn)出先增加后保持平穩(wěn)的趨勢，增加錨固段長度，只會在有限范圍內提升錨桿的極限承載力，因此，通過單純增加錨桿長度的方式去解決承載力不足的問題，難以達到理想效果。基于此，國內外研究人員通過探索，提出了結構上有別于普通錨桿的擴大頭錨桿，試圖去解決普通錨桿承載力不足、變形過大等問題。

擴大頭錨桿即采用一定的手段進行擴孔，注漿后在錨桿底端形成一個直徑相對較大的擴大頭，進而有效提高錨桿抗拔力。研究表明相較于普通錨桿而言，擴體錨桿的承載力可提高20%～30%，甚至高達60%[4]。擴大頭錨桿在邊坡抗滑和結構抗浮工程等方面有著重要作用，也解決了許多實際工程問題，如承載力不足、形變過大、工程用地紅線等問題。擴大頭錨桿在許多方面都扮演著重要角色，要從根本上理解擴大頭錨桿的加固機理，必須系統(tǒng)掌握其工程特性，還應結合相應的地質條件進行研究。

擴大頭錨桿應用廣泛，但至今還沒有學者對該類型錨桿進行過歸納梳理，現(xiàn)對前人在擴大頭錨桿研究方面所取得的主要研究成果進行歸納和總結，主要包括擴大頭錨桿的類型、適用性、承載特性、破壞模式和參數(shù)選取5個方面，旨在為后續(xù)擴體錨桿相關課題的深入研究提供借鑒，為解決與擴體錨桿相關工程問題提供參考。

1 擴大頭錨桿類型研究

中國臺灣學者Liao等[5]提出錨桿最底端為圓柱形的擴體錨桿是應用較為廣泛的擴大頭錨桿類型，如圖1所示。

該類型的擴大頭錨桿需要依賴專門的擴孔技術，如機械成孔或水力成孔等。擴孔效果的好壞也會直接影響錨桿承載力的發(fā)揮。針對擴孔帶來的諸多問題，如塌孔、擴孔形狀難以控制、渣土難清理等問題，許多學者開始對不依賴于擴孔技術的擴大頭錨桿進行研究。

陳浩華等[6]闡述了一種帶有錨抓的新型船錨式注漿張開型土錨，其主要特點是不需要借助專門的擴孔技術，利用灌漿過程中的壓力，使錨桿端部的錨抓張開，從而形成一個嵌入土體內部的擴大頭，如圖2所示。

該船錨式錨桿在注漿作用下能連續(xù)完成端頭擴張與灌漿，較傳統(tǒng)擴大頭錨桿而言具備施工快速、錨固面大的優(yōu)點，另一方面，該類型擴孔錨桿的效果主要取決于錨爪的張開程度，而錨爪是否完全張開取決于灌漿壓力的大小，因此，對于軟土地層而言，僅需要較小的注漿壓力便可使船錨式擴體錨桿發(fā)揮其最大效用，試驗也證實了該類型錨桿可以成功利用在上海等軟土地區(qū)[6]，但對于非軟土地層，單純依靠注漿壓力使錨爪完全張開，存在一定難度，因此，其在非軟土地層中的適用性有待探究。

圖1 普通擴大頭錨桿示意圖[5]Fig.1 Schematic diagram of common expanded anchor[5]

圖2 船錨式注漿張開型土錨[6]Fig.2 Blade-underreamed grounted anchor[6]

由于在承載性能和施工效率上表現(xiàn)優(yōu)越，傘狀錨桿成為很多學者的研究對象。傘狀錨桿是參照雨傘的原理而研發(fā)的擴體型錨桿，該類型錨桿在下放過程中處于合攏狀態(tài)，到達設計深度后受力張開，在端部形成一個截面積較大的擴大頭[7]，如圖3所示。

圖3 新型傘狀抗拔錨結構簡圖[7]Fig.3 Structure diagram of the new type umbrella-shaped anti-float anchor[7]

張繼紅等[8]將傘狀反力板施加于錨桿上，阻力板提供傘狀錨固體初始自擴所需要的阻力。但其存在兩個局限，其一是傘骨嵌入土體內的深度有限，不能充分調動周邊土體參與進來提高抗拔承載力；其二是在軟弱土層中，阻力板所能提供的阻力有限，大小不一定能達到使其自擴的水平。劉益等[9-10]設計了一種由傘狀錨頭和張拉錨索組成的傘狀抗拔裝置，并對其進行了多組拉拔試驗，驗證其可靠度。梅國雄等[11]和徐敏等[12]為了研究其實際應用效果，在浙江寧波北侖電廠—蒼巖雙回輸電線路Z2直線塔處進行了現(xiàn)場試驗，該地區(qū)場地地質條件為典型的軟土地基，通過分析傘狀錨桿的荷載-位移(Q-S)曲線，認為在承載力方面，傘狀錨桿具備較大潛力。

充氣錨桿是擴大頭錨桿的類型之一，如圖4所示，降高壓氣體注入錨桿端部的橡膠膜內，使其膨脹環(huán)向擠壓周邊土體，向其鼓脹的空腔內注水，形成一個端部擴大頭[13]。Gallacher等[14]通過對比的方法，得到充氣錨桿的承載性能要優(yōu)于螺旋錨桿。彭文祥等[15-16]對充氣錨桿展開的研究較多，通過室內模型試驗，探討了充氣錨桿的承載特性和破壞形式，并通過理論分析推導了充氣錨桿的極限承載力計算方法。

圖4 充氣錨桿示意圖[13]Fig.4 Sketch of inflated anchor[13]

圖5 囊式擴體錨桿結構示意圖[17]Fig.5 Schematic diagram of capsule-type under-reamed ground anchor[17]

囊式擴大頭錨桿是在總結等直徑普通錨桿和依賴高壓噴射擴孔技術的擴大頭錨桿缺陷的基礎上，創(chuàng)新研發(fā)的新型擴體錨桿[17]，其裝置結構如圖5 所示，具備較強的防腐功能。劉鐘等[18]針對該錨桿類型的結構形式以及施工技術等作了較為全面的介紹。楊卓等[19]通過抗拔試驗，對端頭包裹式囊式擴體錨桿的承載特性進行研究，認為這種囊式擴體錨桿相較于傳統(tǒng)擴大頭錨桿能有效提升抗拔承載力。

此外，王立明等[20]還研制了回轉型可回收擴大頭錨桿，支護完成后，注漿體內的鋼絞線可以抽出，進而達到回收利用的目的，為錨桿出工程紅線的問題提供了一個可參考的解決方案。該類型擴大頭錨桿被應用到了某商務廣場基坑支護工程中，擴孔錨桿張拉結束后，達到了設計要求，并將鋼絞線順利回收。多種形式的可回收錨桿投入應用，并且在不斷改進的過程中，可回收錨桿技術獲得了長足的發(fā)展[21]。張斌[22]針對擴體錨桿的適用性問題，設計出了一種可變孔徑的擴底錨桿裝置，具有可以自由調整的擴大頭直徑，適用于大小不一的設計孔徑，擴大了適用范圍[22]。

以上各類型的擴孔錨桿，應用的時候或需配備專門的擴孔設備或材料，施工工藝較為復雜，而部分無需額外擴孔工具的擴大頭錨桿，雖然施工方便，但其適用范圍較窄，一般僅適用于軟土地層，探索操作便捷、適用范圍廣的新型擴大頭錨桿仍是有待解決的問題。

2 適用性研究

有學者針對普通錨桿可以應用的地層，如砂土、黏土地層，開展了擴大頭錨桿的適用性研究。胡建林在砂土地層和粉質黏土地層中進行現(xiàn)場擴體試驗，試驗結果表明擴體效果良好[23]。張劍等[24]通過現(xiàn)場試驗的方式，驗證了擴體錨桿在強風化砂巖中的抗拔能力，認為擴孔錨桿可有效解決強風化砂巖中應用抗浮錨桿困難和承載力偏低的問題。曲忠侃等[25]通過試驗探究擴底錨桿在巖石地層中的適用性，分析得到擴底錨桿在中等風化以上的巖石地基中，能發(fā)揮較好的錨固效果，而對于強風化層，則需進一步優(yōu)化擴體錨桿的結構，以達到理想的錨固效果。對于全風化富水砂巖，擴大頭錨桿在防水性和耐久性方面顯示出明顯優(yōu)勢，并且擴體段對周圍富水砂巖不產生擾動作用[26]。王祥秋等[27]在中風化泥質粉砂巖與殘積粉質黏土中開展擴大頭錨桿受力特性研究，印證了擴大頭錨桿在較為復雜的地層中也可以發(fā)揮出理想效果。事實上，相較于普通錨桿而言，擴大頭錨桿有更大的極限承載能力和控制變形能力，普通錨桿可以應用的地層，應用擴大頭錨桿也不是問題，只是會重點考慮效益問題而已，因此，對于擴大頭錨桿適用性研究的問題，研究對象偏向于普通錨桿加固難度較大的軟弱土和特殊土則更為合理。

在軟弱土層中，由于土的強度參數(shù)整體較低、導致土體承載力過低、變形過大等問題，因此，在軟弱土層中，多采用加密錨桿的方式以達到提高極限承載力、控制變形的目的[28]，但這也會造成一定的環(huán)境問題，因此，研究擴大頭錨桿在軟弱土層的適用性問題，可以解決承載力不足的問題，也能一定程度上減輕工程建設所造成的環(huán)境問題。黃恒國[29]通過采用H型鋼與擴孔錨桿相結合的形式，對軟土地基深基坑進行支護，并從效益性和安全性論證了擴孔錨桿運用到軟土地層中的合理性。杜厚洋[30]通過將排樁與擴孔錨桿相結合來加固深大軟土基坑，同樣表明擴孔錨桿在軟土基坑上有著理想的施工效果。王增輝[31]將擴大頭錨桿應用于福建寧德地區(qū)鄰江的某基坑工程中，通過計算以及對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，認為擴大頭錨桿在軟土地層中承載性能較好，克服了普通錨桿在軟土地層中抗拔力不足的特點，支護效果理想。楊雄堯[32]將擴孔錨桿應用到處于厚淤泥地層的廈門海滄某工程中，通過后期對擴體錨桿抗拔力的檢測和對基坑各類變形數(shù)據(jù)的監(jiān)測，驗證了其在港灣灘涂軟土淤泥地帶的適用性，克服了普通錨桿在厚軟土淤泥地層中抗拔力難以達到設計要求的缺陷。

對于特殊土地層，由于土體本身的特殊性質如膨脹土的裂隙性、干濕循環(huán)特性和凍土的凍脹性等都將導致錨桿的應用難度較大。膨脹土地區(qū)采用錨桿支護對錨桿的承載能力和變形控制能力提出了更高的要求，丁振洲等[33]將擴大頭錨桿應用于膨脹土邊坡中，試驗數(shù)據(jù)表明，在未經(jīng)歷降雨條件下，兩者錨固力相當；經(jīng)受降雨作用影響后，在對錨固力的影響方面，非擴體錨桿要比擴體錨桿大得多，具體表現(xiàn)為非擴孔錨桿錨固力急劇下降，而在擴體錨桿上卻表現(xiàn)不明顯。張敬一等[34-35]將承壓擴體錨桿應用到成都某膨脹土基坑工程中，結果表明擴體錨桿在膨脹土中表現(xiàn)出了良好的適用性。

綜上表明，擴底錨桿的適用性較強，在砂土、軟土等地層中都能發(fā)揮出較為優(yōu)越的性能。然而針對特殊土的適用性研究，成果較少，擴孔錨桿解決的是普通錨桿無法解決的問題，因此，土層適用性的研究更應傾向特殊土，此外，諸如在膨脹土和凍土等特殊土地層中，其適應性的研究不應僅局限于簡單的拉拔試驗，也不應僅將支護后的即時效果作為單一評判依據(jù)。膨脹土的干濕循環(huán)和凍土的凍融循環(huán)作用都會使土體本身的性質隨著時間推移而發(fā)生一定程度上的改變。支護后的變形過程和承載力的衰減過程研究對于探究擴大頭錨桿在這些特殊土層中的適用性意義重大。

3 承載特性研究

普通錨桿錨固力的發(fā)揮主要依賴于錨索與漿體之間的結合力，以及漿體與圍巖土體的摩擦力，為錨索到注漿體，再由注漿體到周邊圍巖體的力學過程[36]，屬于純摩擦型錨桿；與之不同的是，擴大頭錨桿錨固力的來源除了漿體與圍巖體的側摩阻力外，還有擴大頭所提供的端承阻力，屬于摩擦-端壓型錨桿，這也是擴大頭錨桿相比于普通錨桿具備更優(yōu)承載性能的重要原因。荷載的分布與傳遞特征是擴大頭錨桿研究的重要內容，可以揭示擴大頭錨桿的錨固機理，是擴大頭錨桿設計的理論基礎。

極限承載力和力學過程研究是擴大頭錨桿承載特性的兩方面重要內容，研究成果也較多。在極限承載力的理論研究方面，何思明[37]提出了土層擴大頭錨桿的抗拔承載力計算公式，但其計算抗拔力時假設擴體錨桿僅受兩部分力的作用，即普通段的摩擦力和擴大頭的端阻力，忽略了擴體段的摩擦力，這顯然與擴大頭錨桿實際受力特征不相符。曾慶義等[38]基于摩爾強度理論，對擴孔錨桿的極限承載力進行推導，把擴大頭的極限承載力分為3個部分，即普通段和擴體段的側摩阻力，以及擴體頂部所提供的端承阻力，并分析了黏聚力、內摩擦角等各類因素對抗拔力的影響，彌補了當時規(guī)范計算抗拔力所考慮因素不全面的不足，后期大部分學者對擴大頭錨桿的極限承載力計算公式的研究和探討，都基于此去展開和完善。李糧綱等[39]推導了擴大頭錨桿的極限承載力公式，通過試驗數(shù)據(jù)驗證了公式的可靠度，并認為土體的抗剪強度是影響擴大頭錨桿極限承載力的重要因素。文宇鵬[40]和李陽等[41]通過分析對比基于Boussinesq位移解和基于摩爾強度理論的極限承載力這兩種計算方法，認為擴體錨桿極限承載力公式的選擇應按錨桿的埋置方式合理選用，基于摩爾強度理論的極限承載力計算公式適用于埋深較大的情況，而當埋深交淺時，基于Boussinesq位移解的極限承載力計算結果更貼近實際。郭鋼[42]基于極限平衡理論開展了對擴體錨桿端阻力計算公式的探討，同時還提出了地基土影響范圍的計算方法。李哲等[43]通過模型試驗，得到在擴體總長度一定的情況下，多段型要比底端型擴體錨桿的承載力提高20%～30%，并在曾慶義等[38]推導的端頭擴體錨桿極限承載力計算公式基礎上，對多段式擴體錨桿(即有多個擴大頭的錨桿)的承載力計算公式進行了探討，但其在推導端面正壓力的計算公式，僅單純將各段擴體的端面正壓力累加，沒有考慮各段擴體之間的相互影響。

在擴大頭錨桿的力學過程研究方面，曾慶義等[38]將其力學過程闡述為3個階段，分別為靜止土壓力階段、過渡階段、塑性區(qū)壓密-擴張階段。王曾輝等[44]通過擴孔錨桿試驗，將擴體錨桿的作用機理表述為：隨著壓力的增加，擴體端面的土體不斷被擠壓，并產生塑性區(qū)，過程中土體的應力狀態(tài)以及塑性區(qū)不斷調整，土體被越壓越密實，最后當拉力達到一定程度，錨桿位移逐漸穩(wěn)定，擴體處于“自鎖”狀態(tài)，擴體錨桿的拉拔承載力顯著提高。通過對擴底錨桿進行現(xiàn)場試驗和理論分析，崔向東等[45]和劉振明等[46]對各部分發(fā)揮作用的先后順序進行探索，加載初期，錨桿位移較小時，主要由變截面前的側摩阻力提供抗拔承載力，當荷載進一步增加，變截面后的端阻力和側摩阻力也相繼發(fā)揮作用，且當荷載增至接近極限承載力時，端阻力快速增加，而側摩阻力的變化不大，進一步說明側摩阻力和端阻力的充分發(fā)揮所需的相對位移不同。王哲等[47]通過實驗，將擴體錨桿的受力過程總結為3個階段，即側摩阻力階段、過渡階段和端部阻力階段，并且在每個階段轉變之間，荷載位移曲線會出現(xiàn)“拐點”。

在承載特性的其他方面，張禮[48]對剪應力在擴大頭錨桿錨固段分布規(guī)律建立模型并進行探討，發(fā)現(xiàn)錨桿擴孔后并不影響非擴孔段的剪應力分布規(guī)律，和非擴孔錨桿的剪應力分布一致，但擴孔錨固段處的剪應力比非擴孔錨固段處的剪應力小了很多，并且擴孔段直徑越大，在同一位置處，擴孔錨固段處剪應力越小。在計算側阻力時，郭鋼[49]指出了僅依賴于地基土的物理狀態(tài)指標而不考慮土的應力狀態(tài)的不合理性。

對于擴大頭錨桿承載特性的研究，多集中于極限承載力的研究，各部分軸力大小和剪應力分布特征也對擴大頭錨桿的支護效果產生影響，但這部分的研究成果較少。此外，上述研究成果提出了較多的經(jīng)驗值，這些經(jīng)驗系數(shù)的取值范圍往往較大，而取值原則上又缺乏準確依據(jù)，擴大頭錨桿的承載力計算公式?jīng)]有形成統(tǒng)一的認識，這就直接導致了擴體錨桿的承載機理模糊，計算結果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)相差較大。擴體錨桿的承載力要比普通錨桿高得多，因此，對擴體錨桿極限承載力的值預估失誤，所造成的后果會比普通錨桿嚴重得多。在今后的研究中，不應單純從力學角度去解釋擴大頭錨桿的承載機理，還應結合錨周土的性質和受力過程中土體的應力狀態(tài)變化去推導更貼切實際情況的擴大頭錨桿承載力計算公式。除此之外，解決擴大頭錨桿受力過程中的軸力變化和剪應力分布特征的變化問題，可為擴大頭錨桿的優(yōu)化設計提供參考。

4 破壞模式研究

研究擴大頭錨桿的失效破壞模式，可以揭示錨桿和土的相互作用關系，認清破壞機理，能夠為擴大頭錨桿的設計提供依據(jù)，對于工程的安全性問題至關重要。擴大頭錨桿的破壞形式主要有3種類型，即桿體屈服破壞、注漿體與桿體間的裹握失效破壞、擴大頭端周土體破壞。前兩種形式的破壞可以通過人為調整結構參數(shù)的方式來避免，因此，在錨桿失效破壞的研究中，主要以土體的失效破壞為主。

李坤等[50]通過數(shù)值模擬的方式，展示了擴大頭錨桿-土體之間的相互作用：當擴體段開始發(fā)生位移，擴體兩側的土體最先發(fā)生變化，表現(xiàn)出應力集中。加載過程中，擴體對周邊土體的影響較大，導致土體應力重分布，直至在新的應力狀態(tài)下，土體發(fā)生剪切破壞，表現(xiàn)出較為顯著的端頭效應。王利超等[51]通過分析實際工程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到當達到極限承載力時普通錨桿產生的位移比較小，對應的Q-S曲線出現(xiàn)明顯的轉折點，其破壞具有突發(fā)性的特征，而擴大頭錨桿的Q-S曲線則呈緩變型。陸觀宏等[52]也認為，擴孔錨桿具備“延性破壞”的特征，相較于普通錨桿而言，破壞速度要緩慢得多，因此當邊坡有失穩(wěn)跡象時，可以有更充足的時間進行搶救或加固。郭鋼等[53-54]通過室內模型試驗，將數(shù)字照相變形量測技術應用到擴底錨桿的室內抗拔試驗中，總結了擴體錨桿兩種不同破壞模式：當擴體錨桿淺埋時，其破壞后果相對嚴重，具有突發(fā)性，破壞體呈倒鐘形且一直延伸至地表。當擴體錨桿深埋時，破壞會對地表以下一定深度內的土體產生影響，破壞性較小，因此建議擴大頭錨桿采用深埋的形式。劉劍平等[55]利用分層砂雨法模擬天然砂土層進行試驗，得出擴體錨桿破壞時均存在一個破壞錐體，且錐體的直徑大小受擴體直徑的影響較大。

現(xiàn)有的研究成果表明，對擴大頭錨桿破壞模式的研究多是對試驗現(xiàn)象的說明，或者是運用數(shù)值模擬的方法分析周圍土體的變化過程，研究僅停留在宏觀層面，應對擴體錨桿破壞現(xiàn)象背后力學機理做出解釋，并總結出不同土質、不同參數(shù)條件和擴大頭錨桿的不同埋置方式下的破壞規(guī)律。

5 參數(shù)選取研究

對于普通錨桿，錨固力主要由錨固段與地基土的摩擦力提供，但由于地基土本身力學性質的限制，土體和土錨摩擦面的力學指標難以改變，因此，在普通錨桿的設計過程中，往往會通過增加錨固段的長度以提升抗拔承載力。已有許多學者對普通錨桿的錨固段長度與抗拔承載力的關系展開研究，得到的結論可以總結為，單純通過增加錨固體的長度來提高其極限承載力是受到限制的，即存在有效錨固長度[56-58]。當參數(shù)問題從普通錨桿過渡到擴大頭錨桿，由于可討論的參數(shù)變多，問題也會變得相對復雜。

張慧樂等[59]、陳宇佳[60]、王立峰[61]等學者針對擴大頭錨桿的擴體直徑和擴體段長度這兩個參數(shù)對極限承載力的影響進行了探究，所得結論可表述為：擴體段直徑對擴體錨桿極限承載力影響較大，兩者表現(xiàn)為正相關關系，而擴體段長度則對擴體錨桿極限承載力影響較小。任德斌等[62]認為錨固段長度增加，周圍土層的水平位移逐漸變小最后趨于穩(wěn)定，增加錨桿的錨固段直徑，減小了周邊土體的變形程度，同時緩慢減小了錨桿軸向力，說明了擴孔段直徑對土層穩(wěn)定性起著較大作用。王秋祥等[63]通過研究給出了擴體直徑的合理取值范圍1.5≤D/d≤3.0(其中D為擴體直徑，d為普通段直徑)。

張偉光等[64]認為增擴體的形狀也是影響錨固力發(fā)揮的重要因素，其通過對圓柱體、倒圓臺體和圓臺體這3種形狀增擴體進行受力分析，得到圓臺角度(圓臺體母線和軸線的夾角)小于45°時的倒圓臺體擴孔錨桿的綜合性能最優(yōu)，對周邊圍巖的擾動影響也最小，是最優(yōu)擴體增擴方式。對于擴孔位置的研究，劉少偉等[65]認為相比于在中部和前部擴孔，孔蒂擴孔的方式更有利于提高擴體錨桿的整體錨固系統(tǒng)性能，同時擴孔段與錨固段長度比以1∶2為最佳。

擴大頭錨桿的參數(shù)研究方面，只針對常規(guī)擴大頭錨桿的參數(shù)進行討論，不涉及其他新型擴體錨桿。目前對于擴大頭直徑和擴孔段長度的研究成果較多，而且所得結論也較為一致。但由于擴體錨桿本身的參數(shù)較多，僅對這兩個參數(shù)開展研究顯然不夠，比如，擴孔段數(shù)也是擴孔錨桿的重要參數(shù)之一，相較于單段擴大頭錨桿，多段式擴孔錨桿有更優(yōu)異的承載性能[66]，但段數(shù)如何選定才為最合理鮮有探討。對于擴體錨桿錨固角的研究成果目前也不夠豐富，江建洪通過理論推導，得出當主動土壓力K0≤1時，其極限端壓力隨錨桿傾角的增大而減小，當K0>1時，極限端壓力則隨錨桿傾角的增大而增大[67]。在普通錨桿的研究中，林杭等[68]和蔣明杰等[69]對邊坡錨桿的最優(yōu)錨固角進行了探討，得到結論：隨著錨桿傾角的增大，邊坡安全系數(shù)先增大后減小，由此可以看出，存在最優(yōu)錨固角。但這些結論是否適用于擴大頭錨桿至今還沒有學者加以討論，再者，對于擴孔段數(shù)的探討和各參數(shù)之間的組合研究等目前少有文獻提及，應充分開展擴大頭錨桿的參數(shù)組合研究。此外，由于試驗條件的限制，對于參數(shù)的研究常常通過數(shù)值模擬和室內試驗的方式展開，而這些手段往往對實際條件進行了簡化，前提假設較多，因此對于已有研究成果的實際工程應用效果也有待考究，今后還應加強基于現(xiàn)場試驗的擴大頭錨桿參數(shù)研究。

6 結論

著重從擴大頭錨桿類型、適用性、承載特性、破壞模式、參數(shù)選取5個方面對擴大頭錨桿的研究進展進行了歸納總結，得到如下認識。

(1)在擴大頭錨桿的類型研究方面，出現(xiàn)了許多形式的擴大頭錨桿，試圖來解決傳統(tǒng)擴大頭錨桿存在的施工工藝復雜等問題。這些新型擴大頭錨桿較傳統(tǒng)擴大頭錨桿而言雖然施工方便，但適用范圍相對較窄，一般僅適用于軟土地層，探索操作便捷、適用范圍廣的新型擴大頭錨桿仍是有待解決的問題。

(2)在土層適用性的研究方面，普通錨桿可以應用的地層，擴大頭錨桿可以表現(xiàn)出更優(yōu)越的承載性能，在普通錨桿應用較為困難的軟土地基中，擴大頭錨桿也表現(xiàn)出了較為理想的變形控制能力。然而針對在特殊土如膨脹土、黃土和凍土等這些普通錨桿支護效果不佳的特殊土邊坡中，擴大頭錨桿適用性的研究成果較少，此外，研究擴大頭錨桿在這些特殊土的適用性問題，應注重將支護的即時效果和支護后的效果變化相結合，即用注重過程研究的方式去評判擴大頭錨桿在這些特殊土地層中的適用性。

(3)在擴大頭錨桿的承載特性方面，研究成果集中于極限承載力的理論推導，其他方面諸如擴大頭錨桿的軸力、剪應力分布等鮮有涉及，此外，已有的研究成果各執(zhí)一詞，沒有形成較為系統(tǒng)的理論計算公式。各計算公式中又提出了較多的假設，或者僅適用于擴大頭錨桿的某個特定階段的變形，這勢必造成公式的適用性范圍減小，與實際情況相差較大。因此，今后應在前人的研究基礎上，結合土體的性質和應力狀態(tài)提出計算結果更貼切實際情況、適應范圍更廣的擴大頭錨桿承載力計算公式，還應對支護后擴大頭錨桿內部軸力和剪應力開展研究，補充和完善擴大頭錨桿承載特性的理論體系，為可為擴大頭錨桿的優(yōu)化設計提供參考。

(4)在擴大頭錨桿的破壞模式方面，已有研究多是對試驗現(xiàn)象的說明，或者是運用數(shù)值模擬的方法獲取錨周土體的變化過程，研究僅停留在宏觀層面，缺乏對擴體錨桿破壞現(xiàn)象背后的力學機理以及破壞模式與擴大頭錨桿各參數(shù)之間的關系的系統(tǒng)深入研究。在今后的研究工作中，應透過現(xiàn)象看本質，結合擴大頭錨桿的破壞模式，探究其破壞現(xiàn)象背后力學機理，并總結出不同土質、不同參數(shù)條件和擴大頭錨桿的不同埋置方式下的破壞規(guī)律。

(5)在擴大頭錨桿的參數(shù)選取研究方面，研究成果主要集中于擴大頭直徑和擴孔段的長度這兩部分，而且所得結論也較為一致。但由于擴體錨桿本身的參數(shù)較多，僅對這兩個參數(shù)開展研究顯然不夠，擴孔段數(shù)、擴孔間距、錨固角、擴孔形狀等參數(shù)對其承載性能影響的研究應重點開展，這對于擴大頭錨桿的優(yōu)化設計至關重要。