[摘要]：錨桿支護實質上是把錨桿安裝在巷道的圍巖中，使層狀的、塊狀的、整體的、軟質的巖體以不同的形態(tài)得到加固，形成一個完整的支護結構，提供一定的支護抗力，共同阻抗其外部圍巖的位移和變形。支護抗力是支護結構約束圍巖變形的作用力，任何支護結構都可提供一定的支護抗力。無支護結構時，圍巖是自由變形的，應力是自由釋放的。有了支護結構對圍巖產(chǎn)生約束，因而就出現(xiàn)了一定的支護抗力，當其與圍巖應力最后達成平衡時，就形成了一個邊學上的穩(wěn)定結構。
1、錨桿支護的概念。
一般澆筑混凝土屬于剛度支護結構，錨桿支護則屬于柔性大的非線性變剛度的支護結構，常稱為柔性支護，其余支護結構則介于兩者之間。
剛性大的支護結構，其位移較小而支護抗力較大，即承受的壓力較大。柔性大的支護結構，其位移較大而支護抗力較小，即承受的壓力較小。過早地用剛度過大的支護來穩(wěn)定圍巖顯然是不經(jīng)濟的，同時過大的支護抗力超過了支護本身的承載能力，支護仍將被破壞而失去支護作用。
所以井巷支護，要求施工初期盡早地進行支護，但又要具有一定的柔性，使之與圍巖二起有控制的變形，調整圍巖的應力，達成穩(wěn)定的平衡，而錨桿支護正好具備這一重要特性。
錨桿支護結構，需要解決圍巖與支護共同作用中的一系列矛盾。如積蓄圍巖中的變形能，既要調整又要釋放。既允許一定的變形位移以釋放部分能量，調整圍巖應力的重新分布，又不能位移過大，以防止有害的松動位移。保持圍巖的二次強度。既要及時支護保護圍巖強度防止松弛破壞，又要避免太早支護所產(chǎn)生的過大的支護抗力，更不能過晚支護產(chǎn)生松動破壞，導致巷道失穩(wěn)。既要使支護有足夠的強度，又不能使剛度過大。
錨桿支護具有柔性特點，因其柔性使之與圍巖共同作用，共同變形又限制變形，減小變形增長的速度。實踐和理論都表明，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抗力和較大可塑性的支護結構，這一結構具有良好的調整和控制圍巖位移、壓力的作用。
支護的柔性越大，釋放和轉移到深部圍巖上的能量就越大；支護承受的能量則越小也越經(jīng)濟。但支護有較大柔性的同時，還必須有足夠的支護抗力，這一支護抗力必須大于圍巖的最小支護抗力（圍巖發(fā)生松動破壞產(chǎn)生的最小松動壓力）。否則不能達到穩(wěn)定圍巖的目的，圍巖將繼續(xù)變形位移和失穩(wěn)。
錨桿支護提供及時、合適的支護抗力，使圍巖由雙向應力狀態(tài)轉化為三向應力狀態(tài)，提高并加固了圍巖強度，增強了圍巖的穩(wěn)定性和自承能力，通過有控制的變形、位移和一定范圍的塑性區(qū)，調整圍巖應力分布和支護抗力的大小，從而達到支護的技術經(jīng)濟合理性。
2.錨桿支護作用原理
關于錨桿維護巷道的作用機理，目前主要有以下5種理論。
?。?）加固拱作用。對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時用錨桿加固，就能提高巖體結構弱面的抗剪強度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能阻止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。
通過光彈性試驗，證實了加固拱的形成。在彈性體上安裝具有預張應力的錨桿后，在彈性體內(nèi)便形成以錨頭和緊固端為頂點的錐形體壓縮區(qū)，如圖5-15a。所示?？梢酝茢?，若將錨桿沿巷道周邊按適當間距徑向排列，在預應力作用下，每根錨桿周圍形成的錐形體壓縮區(qū)彼此重疊連接，在圍巖中便形成一個厚度為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和變形。擠壓加固拱的形成關鍵在于對錨桿施加預張應力；錨桿預應力的作用一方面在錐體壓縮區(qū)內(nèi)產(chǎn)生壓應力，從而增大了巖塊之間的內(nèi)聚力（黏結力），提高了巖體強度；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，往往是同時并存、互為補充只不過在不同條件下某種支護作用占主導地位罷了。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；而在支護平層狀的巷道中，就是以組合梁的作用為主了。
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