浅埋软土工程锚杆作用机理研究及功效评价方法

何晓琴

(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆　400067)



浅埋软土工程锚杆作用机理研究及功效评价方法

何晓琴

(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)

摘要：采用有限元仿真模拟对某浅埋黄土隧道有代表性的竖向锚杆及水平向锚杆发挥作用的机理进行了研究，揭示了锚杆与围岩相互作用的原理。

关键词：黄土隧道；锚杆；位移场；轴力；浅埋

1计算结果分析

1.1围岩位移场地对锚杆轴力作用的发挥

工况一计算结果表明，水平向锚杆截面最大拉应力为55.51 MPa，竖向锚杆的最大拉应力值为9.90 MPa，显然水平向锚杆较竖直方向的锚杆受力更大。初步可判定侧墙锚杆较拱部锚杆发挥了较大的作用。

隧道既可能发生拱部坍塌的失稳，也可能发生侧壁失稳定，两种失稳潜在的破裂面如图1所示。对于浅埋的黄土隧道，以拱部的塌方失稳为主，此时整个破裂面整体发生塑向的位移，拱部的锚杆位于潜坍体内，与坍体一并向隧道内方向运动，因此竖向锚杆不能产生较大的轴力。

图1　隧道开挖完成后位移场

针对工况2，沿着竖向锚杆径向提取径向个点竖直方向的位移，沿着水平向锚杆径向提取径向各个点的水平方向的位移，如图2所示。(说明：锚杆的径向起点为初期支护与锚杆交接的位置，方向为沿着锚杆的方向。)从图2可以看出，竖向锚杆3.5 m长度产生的径向位移差值为0.23 mm，水平向锚杆3.5 m长度上的径向位移差值为0.522 mm。可见水平向锚杆施加位置产生了更大的径向位移差值，这是锚杆产生了更大拉力的原因。……