隧道工程新型吸能锚杆力学性能试验研究

张恩桥

(中铁二十五局集团第四工程有限公司 广西柳州 545007)

1 引言

地下深部岩体开挖时，由于特殊岩体如稳定性较差、破碎程度较大的隧道围岩往往容易诱发大变形、塌方、岩爆等工程事故[1-2]，锚杆支护逐渐成为改善隧道岩体稳定性的重要措施。传统锚杆由于伸长量小、承载力低以及容易发生失效的不足，其支护能力已逐渐无法满足工程岩体稳定性需求，因此急需研发新型工程锚杆以提高围岩工程施工的安全性和可靠性。

相比传统锚杆，新型吸能锚杆可以在承受较大变形的同时而不会发生破断，降低了围岩失稳的可能性。根据工作机理，吸能锚杆大体可分为材料变形型和结构变形型两类。材料变形型吸能锚杆主要依靠杆体材料的塑性变形从而提供一定的位移能力，减缓围岩变形；结构变形型吸能锚杆主要依靠特殊设计的吸能结构的变形从而提供位移能力。Conebolt吸能锚杆首次应用到采矿支护工程中[3-4]；Varden等[5-7]研制了Garford dynamic bolt并基于动力试验得到了125 kN-275 mm的荷载位移数据；Wang等[8]发现改进后的Garford dynamic bolt在高荷载水平下的变形能力和能量吸收能力得到提高；Li等[9-10]对D-bolt锚杆进行试验表明，D-bolt最终可延伸13%～15%。

由此可见，高延伸率和高支护阻力是吸能锚杆的两个显著特征。如今虽然已经提出了各种各样的吸能锚杆，但大多数都更适合于矿山巷道且其结构比较复杂。基于既有研究，本研究提出一种可用于隧道工程岩体的新型吸能锚杆，可以提供较高的恒定阻力和位移能力。……