考虑峰后特性的隧道围岩锚固力学效应

肖　旺，苏永华，方砚兵

(湖南大学　土木工程学院，湖南　长沙　410082)



考虑峰后特性的隧道围岩锚固力学效应

肖旺，苏永华，方砚兵

(湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)

围绕处于峰后状态的隧道围岩在全长黏结锚杆支护下的力学机制进行研究。按力学特征，将在次生应力作用下的峰后状态围岩由隧道临空面往深处依次划分为残余强度区、塑性软化区及弹性变形区。基于锚杆黏结抗滑移变形支护抗力产生原理，导得锚杆轴向应力及抗剪强度方程。将全长黏结锚杆通过岩石-锚固面对围岩提供的支护力等效为围岩单元径向体积力，建立了考虑锚杆支护效应的微元体平衡方程；将该平衡方程分别与考虑峰后体积扩容及软化特征的残余带、软化带塑性相容方程联合，推出了隧道峰后围岩残余区、软化区在注浆锚杆支护下位移、应力及范围的计算公式。基于理论研究的实例分析，进一步揭示了注浆锚杆与围岩内部锚固效应，锚杆端部预紧力对峰后围岩软化、扩容性质的改善作用和对围岩各区范围发展及隧道周边变形的控制作用。

隧道工程；隧道围岩；解析法；软岩扩容；锚固效应；应变软化；界面剪应力；预紧力

0　引言

在隧道开挖过程中应力集中如果超过岩石的峰值强度，会导致岩石峰后软化和峰后体积扩容[1]，前者导致围岩承载能力下降，而后者是导致围岩大变形的主要原因。圆形隧洞围岩的变形与压力的弹塑性力学分析最……