节理岩体锚杆的综合变形分析

在总结国内外对节理岩体中锚杆加固机制的试验研究和理论探讨基础上，综合考虑锚杆的切向和轴向变形能力，建立节理锚固锚杆在剪切荷载作用下的变形模型，将节理锚固锚杆的变形区划分为弹性变形段和挤压破坏段，引入表征挤压破坏段长度的变量，对锚杆与岩体的相互作用机制进行理论分析，推导了剪切荷载与剪切位移和轴向荷载与轴向位移的关系。通过分析锚杆的屈服破坏形式，得到了确定挤压破坏段长度的方法。最后，通过算例分析了挤压破坏段长度与锚杆直径、岩体强度、锚固角度等参数的关系，得到了以下结论：（1）节理锚固锚杆抗剪作用的实质是锚杆调动岩体的抗压强度抵抗节理切向荷载。在抗压强度较高的硬岩中，挤压破坏段局限于节理面附近，锚杆影响范围小；而在抗压强度较低的软岩中，挤压破坏段较大，而且会产生较大的剪切变形，锚杆影响范围较大。（2）锚杆屈服破坏形式与岩质和锚杆直径有关。硬质岩体发生剪切屈服，而较软岩体中容易发生弯曲屈服；小直径锚杆一般直接剪切屈服，而大直径锚杆可能发生弯曲屈服。锚杆屈服破坏后出现塑性铰，挤压破坏段范围在节理一侧约为直径的1～2倍，继续增加剪切荷载，挤压破坏段长度不再增大。（3）随岩质的不同，锚杆锚固节理的最优锚固角变化较大。岩质较硬时，最优锚固角度较小，反之则较大。