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　　【引言】目前，在我國邊坡、基坑和礦井、隧洞以及一些地下工程中進(jìn)行支架固定的是巖土錨桿，而巖土錨桿在地下工程中得到了廣泛的應(yīng)用?；印⑦吰?、礦井和隧洞的支架錨桿為多少，錨桿的臨界長度和承受的極限承載力就隨著錨桿的臨界錨固長度所計算，而現(xiàn)今的錨桿臨界錨固長度的計算還只是施工人員憑著經(jīng)驗而得出，出于對地下工程的安全考慮，我們對錨桿長度正確的理論公式的需求也日益迫切。

 

　　1錨桿

 

　　在大型地下工程施工人員看來，錨桿并不陌生，它處于地下工程施工中一個支架的作用，也是最基本的組成部分，對地下工程的邊緣也起了一個主動加固的作用[1]。錨桿并不像我們想象的那么巨大，你可以把它想象為是一根比螺絲起子還稍大一些的釘子就可以了。錨桿的組成因素有三點(diǎn)。

 

　?、旁趶?qiáng)度上，錨桿的拉力強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度要高于巖土的質(zhì)量，這樣才能夠支撐起整個龐大的地下工程；

 

　　⑵錨桿在和巖土相互接觸時要軟硬皆施，在對待巖土支架問題上它要比巖土的質(zhì)量更加強(qiáng)硬；在與巖土進(jìn)行融合的時候，又要能夠與巖土形成摩擦阻力，與其緊密結(jié)合；

 

　　⑶錨桿的桿體對于整個巨大的地下工程而言相對嬌小，但并不是將其埋入其中，而是要將其另一端伸出巖體外部，對整個巖土主體形成一份徑向阻力。

 

　　錨桿與巖土主體相互產(chǎn)生拉力，中間粘結(jié)的摩擦力越大，臨界錨固承受的壓力就越大。

 

　　1.1錨桿的基本作用

 

　　錨桿的基本作用分為宏觀作用和微觀作用：

 

　　宏觀作用：在巖土的表層產(chǎn)生縱向拉力作用，增加了巖土主體的粘聚性，克服了巖土主體的低抗壓能力；

 

　　微觀作用：在力學(xué)上將巖土表層與巖土體內(nèi)形成一個新的復(fù)合體，在理論上將二者相互結(jié)合，使得巖土本體的承載能力大大加強(qiáng)。

 

　　1.2錨固長度

 

　　錨固長度是錨桿計算的基本要素，而它是指在大型地下工程中，房梁、底板、支柱以及其他受力鋼筋伸入支架或者是地基中的具體總長度，在計算錨固長度的時候，可以是直線錨固或是彎折錨固。

 

 

　　在目前，我們雖然還未正式報道錨桿臨界錨固長度的計算方式，一些經(jīng)驗豐富的大型地下工程人員介紹說，可以采用理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)來進(jìn)行計算，而后計算其極限承載力和錨桿長度的關(guān)系。什么是理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)。簡單來說就是將與土層性質(zhì)、深度以及樁徑等進(jìn)行參數(shù)的極限摩擦阻力和極限位移的計算。

 

　　2.1理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)

 

　　在由于地樁底端阻力所發(fā)揮的極限位移明顯大于地樁間的側(cè)阻力的發(fā)揮所需的極限位移，由地樁側(cè)方的摩擦阻力阻止與地樁前段阻力的發(fā)揮。

 

　　2.2理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)公式[2]

 

　　⑴當(dāng)S當(dāng)S>Su時，qs=qus=Const

 

　?、萍羟凶冃蜗禂?shù)Cs沿深度方向相同。

 

　?、堑貥督孛婷娣e垂直上方系數(shù)越強(qiáng)，樁長長度就越長。

 

　　2.3極限承載力與錨固長度之間的關(guān)系

 

　　我們從上文可以得知，極限承載力與錨固長度承載力有關(guān)，錨固長度承載的力度越大，極限承載力適應(yīng)力度也就越大，用最大極限承載力Pumax=sh(ky)P得知，錨固層性質(zhì)和毛固體截面性質(zhì)確定，極限承載力與錨固長度相互關(guān)聯(lián)。在臨界錨固長度內(nèi)，錨固長度越長，極限承載力隨錨固長度增加的速度就越慢，而錨固長度增加的情況不會超過極限承載力的百分之四。為了提高極限承載力的效率的角度來看，錨固長度不會大于0.6米。

 

　　2.4錨固長度與摩擦阻力和極限承載力之間的關(guān)系

 

　?、鸥鶕?jù)上文可得知，當(dāng)la>lc時，根據(jù)錨固長度的概念，錨固長度可隨錨固或彎或直，這些長度君不影響錨固長度真正數(shù)值；

 

　?、飘?dāng)0.6lc<la<lc時，錨固長度數(shù)值的減少之間影響到了摩擦阻力的數(shù)值，但是對于提高承載力方面，并沒有任何直接影響。根據(jù)前文公式可得知，產(chǎn)生錨固長度數(shù)值減少的原因是因為摩擦阻力在錨固長度減少時發(fā)生了均勻走向的重分布路線，而在錨固長度減小的同時，間接的提高了錨固與巖體的利用率；

 

　?、钱?dāng)la<0.6lc時，錨固長度可改變摩擦阻力的分布[3]，而且能夠提高極限承載力的承受力度。在此公式下，這階段的錨固與巖體摩擦阻力之間的分布比較均與，融合的摩擦阻力不會太大。而根據(jù)la>0.6lc，在此公式時，這階段的極限承載力隨錨固長度的增加而明顯的發(fā)生變化。因此，在此建議采用的錨固長度不小于0.6la，在此數(shù)值下，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益及質(zhì)量。

 

　　⑷按照上文方式求解，如600kn外載下實(shí)測后三分之一的階段承擔(dān)荷載大約為110kn，110/500=0.15。而臨界錨桿長度經(jīng)過計算，介于（0.5~06）之間，稍稍低于工程臨界錨固長度的0.1，總體數(shù)值在大型地下工程項目數(shù)值可取值范圍內(nèi)。這種方法課快速測算出錨桿臨界長度，且操作方便，易于操作，差錯率較小，具有較大意義上的工程實(shí)用性。

 

 

　　經(jīng)過上文例子計算，錨桿臨界長度的摩擦系數(shù)與之前的平方根成正比，并且與錨固長度的中和彈性模量的平方根成正比，而摩擦阻力在分布均勻的狀況下，與錨固長度有關(guān)；在摩擦阻力分布不均勻的情況下，與錨固長度無關(guān)；而摩擦阻力的分布狀況的趨勢隨著錨固長度的增加而減少。目前，在上文中所運(yùn)用理想彈塑性荷載傳遞函數(shù)公式的運(yùn)算方式可大致測算出錨桿長度的大致且在番外內(nèi)的數(shù)值，但是在地下大型工程中仍有瑕疵。在此，為獲得良好的經(jīng)濟(jì)效率與質(zhì)量效果，在設(shè)計錨桿時，可考慮錨固長度時小于地下工程臨界的錨固長度，并且能夠在進(jìn)行測算時，測算出正確的數(shù)值。故而相信在不久的將來，將能夠測算出運(yùn)算更加精準(zhǔn)的算式，保證地下工程的施工具有更大的保險性和安全性，也更能夠作為工程施工更大的工程實(shí)用性。