【摘要】針對隧道圍巖錨固的機(jī)理和錨桿界面剪應(yīng)力分布及傳遞規(guī)律展開試驗(yàn)研究。通過全長錨固砂漿錨桿的室內(nèi)拉拔試驗(yàn)，測試了錨桿與砂漿界面之間軸向剪應(yīng)力分布規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，錨桿界面剪應(yīng)力在軸向方向上分布不均勻，呈先增后減的趨勢發(fā)展且最大值距離錨桿拉拔口距離很近。在荷載不太大的情況下，剪應(yīng)力在孔口處為零，沿錨固段先是快速增大然后逐漸減小到零；隨著荷載的增加，剪應(yīng)力的峰值向深處移動，錨固段前端發(fā)生滑動，錨固段底部的剪應(yīng)力仍為零；荷載進(jìn)一步增加，滑動段變長，剪應(yīng)力峰值繼續(xù)向深處移動，錨固段底部剪應(yīng)力不為零。
1概述
隨著隧道施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，隧道建設(shè)逐漸向長大深埋方向發(fā)展。與此同時(shí)也出現(xiàn)了一系列特殊的地質(zhì)災(zāi)害使得錨桿灌漿料收縮開裂，界面剪應(yīng)力產(chǎn)生突變的嚴(yán)重問題，嚴(yán)重影響隧道的穩(wěn)定性。而錨桿界面剪應(yīng)力分布及傳遞規(guī)律對圍巖錨固具有重要的意義。巖土錨固是通過埋設(shè)在地層中的錨桿，將結(jié)構(gòu)物與地層緊緊地聯(lián)鎖在一起，依賴錨桿與周圍地層的抗剪強(qiáng)度傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或使地層自身得到加固，以保持結(jié)構(gòu)物和巖土體的穩(wěn)定。
本文針對隧道圍巖錨固的機(jī)理和錨桿界面剪應(yīng)力分布及傳遞規(guī)律，分別對錨固結(jié)構(gòu)三個(gè)界面剪應(yīng)力相互作用關(guān)系問題展開試驗(yàn)研究。在這里，第一界面是指錨桿桿體與注漿體之間的界面，第二界面是指注漿體與圍巖孔壁之間的界面。
2試驗(yàn)方法
2.1錨桿的制作
為模擬實(shí)際隧道圍巖施工工藝并測取二次灌漿第二界面表面以及圍巖介質(zhì)內(nèi)部剪應(yīng)力分布特性，試件制作采用了如下方法：
?。?）制作錨桿。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度要求較高，以精軋螺紋鋼筋直接作為錨桿體在其表面設(shè)計(jì)位置粘貼應(yīng)變片，以測取第一界面剪應(yīng)變分布形態(tài)；
?。?）Pvc管的化學(xué)成分穩(wěn)定，與水、硅酸鹽水泥互相惰性，互不反應(yīng)。將錨桿置于模擬錨孔的PVC管中，并灌漿形成錨固體；
（3）待漿體養(yǎng)護(hù)成形后切除PVC管，在錨固體表面與第一界面測點(diǎn)相對應(yīng)的位置粘貼應(yīng)變法，以測取第二界面剪應(yīng)變分布形態(tài)；
（4）將錨固體再次置入孔徑更大的鋼管中并澆筑水泥漿體以模擬圍巖介質(zhì)；并將其放入養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)期以達(dá)到28d為準(zhǔn)。
2.2圍巖漿體
在錨桿的安裝施工中，水泥漿的質(zhì)量直接影響到錨桿的錨固性能和永久性。
試驗(yàn)試件在制備過程中采用都江堰拉法基水泥廠生產(chǎn)的42.5級硅酸鹽水泥，密度為3.0g/cm3，其主要成分及基本性能。
水灰比選取認(rèn)為0.45：1以上的注漿液，既保證了一定強(qiáng)度，也有利于漿體的流動性從而利于灌注。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果
通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在荷載不太大的情況下，都是在孔口處剪應(yīng)力為零，沿錨固段先是快速增大然后逐漸減小到零；隨著荷載的增加，剪應(yīng)力的峰值向深處移動，錨固段前端發(fā)生滑動，錨固段底部的剪應(yīng)力仍為零；荷載進(jìn)一步增加，滑動段變長，剪應(yīng)力峰值繼續(xù)向深處移動，錨固段底部剪應(yīng)力不為零。長為一段漿體柱上，軸力分別為P1、P2（為d注漿體直徑）。
4結(jié)語
本文建立的以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的第一界面、第二界面剪應(yīng)力分布經(jīng)驗(yàn)公式具有實(shí)際的參考意義。同時(shí)錨固類結(jié)構(gòu)各個(gè)界面剪應(yīng)力間存在顯著相互作用關(guān)系。錨桿界面剪應(yīng)力在軸向方向上分布不均勻，呈先增后減的趨勢發(fā)展。最大值距離錨桿拉拔口距離很近。第一、第二界面剪應(yīng)力發(fā)生沿桿體的衰減過程伴隨有砂漿局部破壞轉(zhuǎn)移、剪應(yīng)力極限值點(diǎn)轉(zhuǎn)移和零值點(diǎn)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象發(fā)生。
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