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　　錨桿支護(hù)的使用始于20世紀(jì)初期，首先在礦山工程中得到應(yīng)用。到了50年代，錨桿在世界各地的巖石地下工程中已得到廣泛應(yīng)用。最早的錨桿均采用端部錨固式，主要用于硬質(zhì)巖石之中，一般均施以一定的張拉力。隨著全長(zhǎng)粘結(jié)式錨桿的使用，錨桿在軟質(zhì)巖石中也得到推廣，特別是“新奧法”的成功，進(jìn)一步確定了錨桿在隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)中的地位[1]。

 

　　在當(dāng)前的隧道支護(hù)體系中，錨桿是一種十分有效的支護(hù)方式，其運(yùn)用非常廣泛，類型也較多，但是錨桿在隧道支護(hù)體系中到底發(fā)揮怎樣的作用還不十分清晰。通常認(rèn)為錨桿的加固效應(yīng)有4種：懸吊效應(yīng)、增強(qiáng)效應(yīng)、成拱效應(yīng)和內(nèi)壓效應(yīng)[2]。

 

　　實(shí)際上，錨桿的加固作用是多種效應(yīng)同時(shí)產(chǎn)生作用的結(jié)果，不同的錨桿布置方式、在不同的地質(zhì)條件下，將有某一效應(yīng)起主導(dǎo)作用，而其他效應(yīng)居次要地位。同時(shí)，錨桿的效應(yīng)與錨桿的布置方式有關(guān)，如局部錨桿主要發(fā)揮懸吊效應(yīng)，而系統(tǒng)錨桿主要發(fā)揮成拱效應(yīng)。

 

　　本次研究主要針對(duì)汕昆高速貴州省境板壩至江底段興義II號(hào)隧道的設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錨桿軸力測(cè)試，分析系統(tǒng)錨桿的效用。

 

 

　　興義II號(hào)隧道位于汕昆高速貴州境板壩（桂黔界）至江底（黔滇界）第18合同段，隧址位于揚(yáng)子地臺(tái)與華南地臺(tái)的接壤部位，隸屬揚(yáng)子地臺(tái)西南邊界地帶，無(wú)顯著差異性新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，隧址區(qū)屬區(qū)域地質(zhì)基本穩(wěn)定區(qū)。

 

　　隧址區(qū)分布的地層巖性相對(duì)簡(jiǎn)單，隧址區(qū)出露地層主要為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組下段（T1ya）白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r多呈淺灰色、青灰色，礦物成分以方解石、白云石為主，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造；泥灰?guī)r多呈灰黃色、灰白色，礦物成分以方解石、白云石為主，泥晶結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀構(gòu)造；兩種巖性呈互層形式，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎。表覆第四系坡積粘土夾少量角礫。

 

　　全段施工中錨桿的用量很大。如果錨桿都能有效的工作，則不僅有利于隧道施工的安全，而目還有助于其長(zhǎng)期穩(wěn)定；反之，則不利于隧道施工安全，或者會(huì)造成巨大的材料浪費(fèi)。為此必須通過(guò)對(duì)典型斷面的錨桿軸力測(cè)試來(lái)觀察打入隧道圍巖內(nèi)的錨桿，處于一個(gè)什么樣的工作狀態(tài)，究競(jìng)發(fā)揮了多大的作用，發(fā)揮力學(xué)效果的主要區(qū)域在哪里。

 

 

　　3.1測(cè)試目的

 

　　3.1.1了解錨桿不同圍巖下的工作狀態(tài)及軸力大小

 

　　每一根系統(tǒng)錨桿在打入圍巖后，其桿體將承受因?qū)庸?jié)理及圍巖收斂形變而產(chǎn)生的拉壓力、剪切力與彎矩作用。在圍巖條件下錨桿的軸力如何，其大小是多少，可通過(guò)測(cè)試確定。

 

　　3.1.2判斷圍巖變形的發(fā)展趨勢(shì)，及其強(qiáng)度下降的界限

 

　　因?yàn)殄^桿打入圍巖后，不同深度處的內(nèi)力各不相同，并目有著內(nèi)力隨深度逐漸減小的規(guī)律，故由此可粗略的知道圍巖擾動(dòng)的范圍，這就是說(shuō)可以大致設(shè)計(jì)出所用錨桿的長(zhǎng)度。

 

　　3.1.3評(píng)價(jià)錨桿的支護(hù)效用

 

　　錨桿的極限抗拉強(qiáng)度比實(shí)際內(nèi)力值等于錨桿安全系數(shù)K，一般來(lái)講K值略大于1是比較合理的，若遠(yuǎn)大于上設(shè)計(jì)選用材料過(guò)保守；小于上則可能產(chǎn)生安全隱患。

 

　　3.2元件埋設(shè)

 

　　根據(jù)研究需要，分別選取V、IV兩個(gè)圍巖段埋設(shè)錨桿軸力計(jì)，斷面里程為ZK91+350（V）、ZK91+360（V）；ZK91+422（IV）、ZK91+430（IV）。每一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)布置5個(gè)量測(cè)位置（孔），每一個(gè)量測(cè)位置的孔內(nèi)設(shè)測(cè)點(diǎn)3個(gè)。具體的布置形式為在拱頂中央1個(gè)，在左右拱腰各設(shè)1個(gè)，左右邊墻各設(shè)1個(gè)。具體部位也可根據(jù)巖性及有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)變更。測(cè)點(diǎn)布置采用測(cè)點(diǎn)1（淺部測(cè)點(diǎn)）距孔口1.0m，測(cè)點(diǎn)2（中間測(cè)點(diǎn)）距孔口為2m，測(cè)點(diǎn)3（淺部測(cè)點(diǎn)）距孔口3m。

 

　　3.3測(cè)試結(jié)果

 

　　本次共測(cè)試斷面4個(gè)，錨桿數(shù)量20個(gè)。

 

 

　?。?）V級(jí)圍巖相比IV級(jí)圍巖，各部位錨桿軸力均較大，因?yàn)閂級(jí)圍巖較差，圍巖位移較大，錨桿起到了懸吊效應(yīng)，拉應(yīng)力突出。

 

　?。?）同一圍巖級(jí)別下，不同部位錨桿受力不同，本隧道測(cè)試段中拱頂?shù)睦瓚?yīng)力在V級(jí)圍巖下最大，IV級(jí)圍巖下則拱腰位置受力最大。

 

　?。?）本次測(cè)試錨桿最大應(yīng)力基本為拉應(yīng)力，只有ZK91+360左邊墻收到局部壓應(yīng)力作用，隧道圍巖可能處于擴(kuò)張狀態(tài)，錨桿收到側(cè)摩阻力，表現(xiàn)受壓狀態(tài)。

 

　?。?）本次測(cè)試錨桿軸力中，V級(jí)、IV級(jí)圍巖中錨桿效用發(fā)揮不充分，最大受力為104Mpa，只占鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)偏于保守。

 

　?。?）根據(jù)同級(jí)圍巖內(nèi)錨桿受力最大值繪出的圍巖擾動(dòng)圖，可以明顯看出，V級(jí)圍巖較IV級(jí)圍巖擾動(dòng)范圍要大，且錨桿發(fā)揮效用也更充分。

 

 

　　通過(guò)不同圍巖級(jí)別錨桿軸力測(cè)試，得出如下結(jié)論：

 

　?。?）V級(jí)圍巖下錨桿軸力一般地較IV級(jí)圍巖下要大，效用相對(duì)要大。

 

　?。?）目前，不論是V級(jí)還是IV圍巖錨桿的軸力都達(dá)不到理論設(shè)計(jì)值，多數(shù)情況下不超過(guò)1/3，所以錨桿的效用大打折扣，有必要對(duì)錨桿設(shè)計(jì)進(jìn)行重新的研究和優(yōu)化。