【摘要】研究了錨桿對(duì)巖石的加固機(jī)理，分析了錨桿對(duì)巖石的錨固作用，對(duì)巖體加固工程有很好的指導(dǎo)作用。
隨著地下洞室及邊坡支護(hù)等工程的發(fā)展，錨桿在巖石工程中的應(yīng)用得到了很大發(fā)展，錨桿與圍巖的相互作用機(jī)理、影響因素以及可能發(fā)生的失穩(wěn)模式得到了深入研究。總結(jié)巖土錨固理論的研究與發(fā)展，錨桿對(duì)巖石的加固作用主要分以下幾種：
⑴懸吊理論[1]
1952~1962年，Louis.A.Panek經(jīng)過理論分析及實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測試，提出錨桿的作用是將軟弱、松動(dòng)、不穩(wěn)定的土體懸吊到上覆堅(jiān)硬巖層上；在軟弱圍巖中，錨桿的作用是直接將頂板的破碎巖石懸吊到其上部的自然平衡拱上，拱高可采用普氏的壓力拱理論估算。從圖2-10，2-11可以看出，起懸吊作用的錨桿，主要是提供足夠拉力，用以克服滑落巖土體的重力或下滑力，來維持工程穩(wěn)定。
利用懸吊作用進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，錨桿長度可根據(jù)堅(jiān)硬巖層的高度或平衡拱的拱高來確定，錨桿的錨固力及布置可根據(jù)所懸吊巖層的重量來確定。懸吊作用很好的解釋了錨固頂板范圍內(nèi)有堅(jiān)硬巖層時(shí)的錨桿支護(hù)?？缍容^大的軟巖巷道中，普氏拱高往往超過錨桿長度，懸吊作用難以解釋錨桿支護(hù)獲得成功的原因。
?、平M合梁理論[2]
1952年德國Jacobio等發(fā)表的組合梁作用理論，實(shí)質(zhì)上是通過錨桿的徑向力作用將疊合梁的巖層擠緊，增大層間的摩擦力，同時(shí)錨桿的抗剪能力也阻止層間錯(cuò)動(dòng)，從而將疊合梁轉(zhuǎn)化為組合梁。Jacobio所作的疊合梁試驗(yàn)，在均布荷載下，組合梁的承載能力是疊合梁的n倍。
組合梁理論很好的解釋了層狀巖體錨桿的支護(hù)作用，但難以用于錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。根據(jù)組合梁作用原理，組合梁是保持巖體穩(wěn)定的支護(hù)體，但組合梁的承載能力難以計(jì)算，組合梁形成和承載的過程中，錨桿的作用難以確定。在組合梁設(shè)計(jì)中，采用彈塑性分析得出的最小抗力來確定錨固力，往往難以精確反映軟弱圍巖的情況，同時(shí)將錨固力等同于框式支架的徑向支護(hù)力也不太確切。
⑶減跨理論[3]
在懸吊作用理論及組合梁作用理論的基礎(chǔ)上，提出了減跨理論，該理論認(rèn)為：錨桿末端固定在穩(wěn)定巖層內(nèi)，穿過薄層狀頂板，每根錨桿相當(dāng)于一個(gè)鉸支點(diǎn)，將巷道頂板劃分成小跨，從而是頂板撓度降低，其冒頂高度及頂板下沉量均有大幅度的降低，從而使巷道圍巖更加穩(wěn)定。
錨桿固定在穩(wěn)定巖層內(nèi)，距離巷道頂面較遠(yuǎn)，其對(duì)巷道頂板的懸吊作用并不像簡支梁的支點(diǎn)那樣，垂直位移為零，因而其內(nèi)在缺陷是顯而易見的。
⑷組合拱理論[4]
早在1955年，T.L.V.Rabcewicz就提出安裝錨桿后使巷道圍巖中形成連續(xù)的壓縮帶，錨桿的作用是使圍巖中產(chǎn)生一定厚度的壓縮帶承受圍巖壓力的觀點(diǎn)。70年代初美國T.A.Lang和Pender提出錨桿的拱形壓縮帶作用原理，T.A.Lang通過二次元光彈性試驗(yàn)證實(shí)了拱形壓縮帶的存在。與拱形壓縮帶作用相似的還有組合拱作用。
拱形壓縮帶理論很好的解釋了軟弱圍巖中錨桿的作用，它與組合梁理論類似，拱形壓縮帶的承載能力還難以確定，且很難與錨桿錨固強(qiáng)度聯(lián)系起來。
?、射N釘作用[5]
銷釘作用表現(xiàn)為兩方面：⑴利用錨桿將不穩(wěn)定塊體釘?shù)缴畈糠€(wěn)定的圍巖上；⑵軟巖巷道圍巖常發(fā)生壓剪破壞，破壞了的巖體將沿最不利的滑移面滑動(dòng)。如沿井巷周邊徑向布置錨桿，由于錨桿與滑移面斜交，錨桿就會(huì)起到防剪抗滑作用。
利用銷釘作用進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，對(duì)于塊狀圍巖的大型硐室，一般采用赤平投影先確定不穩(wěn)定塊體，而后進(jìn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。對(duì)于普通巷道由于不連續(xù)面的參數(shù)難以獲得，以及計(jì)算分析工作量太大而難以進(jìn)行。對(duì)于軟巖巷道，錨固深度不應(yīng)小于剪切滑移鍥體的長度，錨桿間距應(yīng)不超過錨固深度的1/2，錨固力不應(yīng)小于圍巖穩(wěn)定所需的最小支護(hù)抗力。
軟巖中的銷釘作用是根據(jù)錨桿抵抗剪切滑移破壞提出的，但圍巖破壞形式是復(fù)雜多樣的，尤其是當(dāng)剪切滑移破壞受到錨桿抑制時(shí)，圍巖破壞可能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问?，按照剪切滑移破壞設(shè)計(jì)的錨桿難以適應(yīng)實(shí)際圍巖變形破壞的變化。
以上錨桿作用經(jīng)典理論的主要特點(diǎn)是認(rèn)為錨桿使巖體中形成有利于圍巖穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)承受圍巖壓力，目前廣泛地應(yīng)用于我國錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，對(duì)于人們認(rèn)識(shí)理解錨桿支護(hù)具有重要意義。
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