全长粘结式锚杆锚固机理及受力特性分析.pdf

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1、2010年10月矿业安全与环保第37卷第5期全长粘结式锚杆锚固机理及受力特性分析鲍先凯；李义(1．内蒙古科技大学建筑与土木工程学院，内蒙古包头014010；2．太原理工大学矿业工程学院，山西太原030024)摘要：全长粘结式锚杆支护是各种岩土工程广泛应用的支护形式，但由于对全长粘结式锚杆的锚固机理和受力特征认识不清，使其在设计和应用上存在一定的局限性。从研究全长粘结式锚杆和围岩的作用机理入手，深入探讨其锚固机理和受力情况，进而为全长粘结式锚杆的设计和工程应用提供参考依据，具有重要的理论与工程实际意义。关键词：锚杆；锚固机理；剪应

2、力；中性点中图分类号：TD352文献标志码：A文章编号：1008—4495【2010)05—0078—03目前，全长粘结式锚杆在地下工程、铁路交通、动和张开的力。因此，锚杆兼有支护和加固两种作基坑支护、边坡加固等大型建设工程中得到广泛的用。径向锚固力主要起支护作用，切向锚固力主要应用，并且发展迅速。对这类锚杆的作用机理和受起加固作用I4。锚固力是在锚杆与围岩相互作用力性质，国内外科技工作者和工程技术人员作了大过程中形成和变化的。锚杆的锚固力大小不仅取决量的研究工作，得出了许多有益的结论I2J。但是，于锚杆本身的结构、参数、锚固方

3、式和锚固长度，金由于地下围岩的复杂性，再加上端头锚固锚杆在地属网、钢带和梁等构件，锚固岩体的坚硬程度、结构下工程中应用较早，人们在研究中忽视了全长锚固和性质等，还取决于锚固岩体的位移、流变、离层或锚杆和端头锚固锚杆在受力机理上的区别，不正确破裂等围岩的损伤破坏过程。地套用了端头锚固锚杆的支护理论和设计方法，严1．2全长粘结式锚杆的锚固机理重阻碍了人们对全长锚固锚杆支护规律性的认识，全长粘结式锚杆的杆体与围岩间充满锚固剂，使其设计方法在工程应用上有一定的局限性。笔者整个杆体通过锚固剂与围岩相互作用发挥支护和加结合中性点理论，对全长

4、粘结式锚杆的锚固机理和固作用J。整个锚固系统由托盘、杆体和锚固体受力状态进行简要分析。3个基本部分组成，其中锚固体位于杆体周围，与岩1全长粘结式锚杆锚固机理体紧密相连，其功能是将来自杆体的拉力传递给围岩层，锚固体的可靠性可直接决定整个锚固工程的1．1全长粘结式锚杆的锚固力可靠程度；锚杆的杆体作用是将力传递给锚固体；托锚固力就是锚杆对于地层的约束力，可分为径盘位于隧硐的自由面上，阻止围岩向自由面进一步向锚固力和切向锚固力。径向锚固力含托锚力和粘变形、滑动，使围岩和杆体产生力学作用。围岩开挖锚力。托锚力是托板对锚杆孔口及附近地层的挤

5、压之后在岩体应力重新分布过程中，表层一定厚度的作用力，其大小由锚杆的工作状态决定，最大托锚力岩体产生向外的变形，锚杆受到指向岩壁的剪应力就是锚杆拉拔试验时的最大拉拔力；粘锚力是由于作用，同时较深部的岩体要对杆体向外位移产生约地层深部与浅部变形的差异，通过粘结剂对岩土介束作用，这样在杆体上就受到指向内外不同方向的质施加的黏聚力(剪切作用力)，粘锚力的反作用力剪应力作用，这一应力转折点就是中性点。就是锚杆体内的轴力。切向锚固力是由于锚杆体贯穿弱面，改善了弱面的力学性质，限制地层沿弱面滑2工作荷载下全长粘结式锚杆的内力计算地下工程开挖

6、以后，围岩表面部分的弹性变形收稿日期：2009—10～21；2010—03—12修订能很快消失，相继变形，形成了塑性区与弹性区。全基金项目：内蒙古科技大学青年创新基金项目(jgky0603)长锚固锚杆就是用来控制开挖后围岩的变形，锚杆作者简介：鲍先凯(1976一)，男(蒙古族)，内蒙古赤峰人，讲师，硕士，主要从事岩土与地下工程支护及质量无损检可能有2种不同的锚固深度：长度等于或小于塑性测的研究工作。E—mail：bxkzlm@163．eom。区；长度大于塑性区，部分深人弹性区内。·78·2010年lO月矿业安全与环保第37卷第5

7、期下面仅讨论圆形隧硐开挖以后用全长粘结锚杆又知u=A。1进行支护，锚杆全部位于塑性区的情况，锚固深度P等于或小于塑性区，其他锚固深度可以类推，而且仅因此l：rldr：lnPJa，a讨论径向锚固力，切向锚固力在这里不作讨论。由于锚杆随着围岩径向位移而移动，所以沿深度各点得Pt(3)的径向位移量是不同的，而且锚杆与孔壁之间产生相对位移引起的粘结剪应力的大小与相对位移成正式中：Z为锚杆长度，m；P为锚杆中性点半径，m。比，可以用下式表示：由于黏聚力的反作用力就是轴向力，根据以上7，=Ku(1)剪应力的表达式，就可以得到锚杆任一点的轴向

8、力：式中，——锚杆任一点的剪切应力，MPa；剪移比例系数，MPa／m；Ⅳ，=rr=Udr：J=r，)uar：Ui——岩石与锚杆的相对剪移变形量，并且JI~K(A1一A)Udr：KUA[1n一一r+一a1(4)aP-aPPUiUr—Un，m；——中性点处岩石的径向