[摘要]：錨桿支護(hù)實(shí)質(zhì)上是把錨桿安裝在巷道的圍巖中，使層狀的、塊狀的、整體的、軟質(zhì)的巖體以不同的形態(tài)得到加固，形成一個(gè)完整的支護(hù)結(jié)構(gòu)，提供一定的支護(hù)抗力，共同阻抗其外部圍巖的位移和變形。支護(hù)抗力是支護(hù)結(jié)構(gòu)約束圍巖變形的作用力，任何支護(hù)結(jié)構(gòu)都可提供一定的支護(hù)抗力。無(wú)支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，圍巖是自由變形的，應(yīng)力是自由釋放的。有了支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖產(chǎn)生約束，因而就出現(xiàn)了一定的支護(hù)抗力，當(dāng)其與圍巖應(yīng)力最后達(dá)成平衡時(shí)，就形成了一個(gè)邊學(xué)上的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
1、錨桿支護(hù)的概念。
一般澆筑混凝土屬于剛度支護(hù)結(jié)構(gòu)，錨桿支護(hù)則屬于柔性大的非線性變剛度的支護(hù)結(jié)構(gòu)，常稱(chēng)為柔性支護(hù)，其余支護(hù)結(jié)構(gòu)則介于兩者之間。
剛性大的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其位移較小而支護(hù)抗力較大，即承受的壓力較大。柔性大的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其位移較大而支護(hù)抗力較小，即承受的壓力較小。過(guò)早地用剛度過(guò)大的支護(hù)來(lái)穩(wěn)定圍巖顯然是不經(jīng)濟(jì)的，同時(shí)過(guò)大的支護(hù)抗力超過(guò)了支護(hù)本身的承載能力，支護(hù)仍將被破壞而失去支護(hù)作用。
所以井巷支護(hù)，要求施工初期盡早地進(jìn)行支護(hù)，但又要具有一定的柔性，使之與圍巖二起有控制的變形，調(diào)整圍巖的應(yīng)力，達(dá)成穩(wěn)定的平衡，而錨桿支護(hù)正好具備這一重要特性。
錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)，需要解決圍巖與支護(hù)共同作用中的一系列矛盾。如積蓄圍巖中的變形能，既要調(diào)整又要釋放。既允許一定的變形位移以釋放部分能量，調(diào)整圍巖應(yīng)力的重新分布，又不能位移過(guò)大，以防止有害的松動(dòng)位移。保持圍巖的二次強(qiáng)度。既要及時(shí)支護(hù)保護(hù)圍巖強(qiáng)度防止松弛破壞，又要避免太早支護(hù)所產(chǎn)生的過(guò)大的支護(hù)抗力，更不能過(guò)晚支護(hù)產(chǎn)生松動(dòng)破壞，導(dǎo)致巷道失穩(wěn)。既要使支護(hù)有足夠的強(qiáng)度，又不能使剛度過(guò)大。
錨桿支護(hù)具有柔性特點(diǎn)，因其柔性使之與圍巖共同作用，共同變形又限制變形，減小變形增長(zhǎng)的速度。實(shí)踐和理論都表明，錨桿是在合適的錨固力和錨桿密度所控制下的圍巖錨固體，能形成整體性的錨固壓縮帶，它本身就是具有較大支護(hù)抗力和較大可塑性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)具有良好的調(diào)整和控制圍巖位移、壓力的作用。
支護(hù)的柔性越大，釋放和轉(zhuǎn)移到深部圍巖上的能量就越大；支護(hù)承受的能量則越小也越經(jīng)濟(jì)。但支護(hù)有較大柔性的同時(shí)，還必須有足夠的支護(hù)抗力，這一支護(hù)抗力必須大于圍巖的最小支護(hù)抗力（圍巖發(fā)生松動(dòng)破壞產(chǎn)生的最小松動(dòng)壓力）。否則不能達(dá)到穩(wěn)定圍巖的目的，圍巖將繼續(xù)變形位移和失穩(wěn)。
錨桿支護(hù)提供及時(shí)、合適的支護(hù)抗力，使圍巖由雙向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為三向應(yīng)力狀態(tài)，提高并加固了圍巖強(qiáng)度，增強(qiáng)了圍巖的穩(wěn)定性和自承能力，通過(guò)有控制的變形、位移和一定范圍的塑性區(qū)，調(diào)整圍巖應(yīng)力分布和支護(hù)抗力的大小，從而達(dá)到支護(hù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。
2.錨桿支護(hù)作用原理
關(guān)于錨桿維護(hù)巷道的作用機(jī)理，目前主要有以下5種理論。
?。?）加固拱作用。對(duì)于被縱橫交錯(cuò)的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時(shí)用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪強(qiáng)度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個(gè)不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能阻止其上部圍巖松動(dòng)和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。
通過(guò)光彈性試驗(yàn)，證實(shí)了加固拱的形成。在彈性體上安裝具有預(yù)張應(yīng)力的錨桿后，在彈性體內(nèi)便形成以錨頭和緊固端為頂點(diǎn)的錐形體壓縮區(qū)，如圖5-15a。所示?？梢酝茢?，若將錨桿沿巷道周邊按適當(dāng)間距徑向排列，在預(yù)應(yīng)力作用下，每根錨桿周?chē)纬傻腻F形體壓縮區(qū)彼此重疊連接，在圍巖中便形成一個(gè)厚度為6的均勻連續(xù)壓縮帶，如圖5—15b所示，它不僅能保持自身的穩(wěn)定，而且能阻止上部圍巖的松動(dòng)和變形。擠壓加固拱的形成關(guān)鍵在于對(duì)錨桿施加預(yù)張應(yīng)力；錨桿預(yù)應(yīng)力的作用一方面在錐體壓縮區(qū)內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而增大了巖塊之間的內(nèi)聚力（黏結(jié)力），提高了巖體強(qiáng)度；另一方面使壓縮帶內(nèi)的巖石處于三向受壓狀態(tài)，使巖體強(qiáng)度得到提高。
錨桿支柱的上述作用，并非各自孤立存在，往往是同時(shí)并存、互為補(bǔ)充只不過(guò)在不同條件下某種支護(hù)作用占主導(dǎo)地位罷了。例如，在拱形巷道中用錨桿加固圍巖，加固拱的作用是主要的；而在支護(hù)平層狀的巷道中，就是以組合梁的作用為主了。
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