金属矿山

作者：赵宝华,金建伟,王光辉,黄明华,谭鑫

单位：1.中铁隧道勘察设计研究院有限公司，广东 广州511458；2.广东省隧道结构智能监控与维护企业重点实验室，广东 广州511458；3.华杰工程咨询有限公司，北京100029；4.湖南大学土木工程学院，湖南 长沙 410082

关键词：隧道工程,全长粘结式锚杆,荷载传递机理,受力特性,非线性分析,

基金：湖南创新型省份建设专项（编号：2019GK1010）；“十三五”国家重点研发计划项目（编号：2019YFC1511100）

为分析隧道围岩中全长粘结式锚杆锚固界面剪切作用的非线性特性及其受力特性，建立了锚固界面剪应力与剪切位移的双曲正切函数模型，推导了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的荷载传递方程，采用有限差分方法和Newton迭代公式建立了锚杆受力特性计算方法，并采用典型隧道工程锚杆试验实测结果进行了验证。在此基础上，分析了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的轴力和界面剪应力分布特征，探讨了锚杆长度、界面剪切强度和初始剪切刚度、围岩位移释放系数等因素对锚杆受力的影响。研究结果表明：①双曲正切函数模型采用单一函数曲线刻画了界面剪应力与剪切位移的非线性关系及锚固界面剪切刚度演变规律，可有效描述隧道围岩中全长粘结式锚杆的受力特性；②锚杆锚固力随着锚固长度的增加而逐渐增大，但其锚固长度存在临界值；超过临界值后，锚杆锚固力基本不变；③随着界面剪切强度和刚度的增加，锚杆锚固力逐渐增大，中性点位置移向临空面一侧，界面剪应力向临空面和锚杆末端聚集；④围岩位移释放系数越小，锚杆支护后所提供的锚固力越大。实际工程中，宜根据围岩稳定状态及所需锚固力大小，合理确定锚杆支护时机和长度。

来源：2022年第03期

《金属矿山》期刊编辑部

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