詳解錨桿支護的力學(xué)作用機理有哪些？

錨桿加固技術(shù)是一種柔性加固技術(shù)，它能充分利用巖土體自身的承載力保持巖體的穩(wěn)定，使加固體不被破壞。巖土體在工程開挖后，其初始的應(yīng)力平衡狀態(tài)會遭到破壞，為了使達到新的平衡狀態(tài)，應(yīng)力場將重新分布，從而導(dǎo)致巖土體在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)彈塑性變形。

以下是錨桿支護力學(xué)機理的幾個方面：

懸吊作用

懸吊作用是錨桿穿過軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖土體，錨固在深層穩(wěn)定的巖土體上，提供足夠的拉力，克服滑落巖土體的自重和下滑力，防止洞壁滑移、塌落。

組合梁的作用

錨桿的組合梁作用就是：在沒有穩(wěn)固巖層提供懸吊支點的薄層狀巖層中，可利用錨桿的拉力將層狀地層組合起來形成組合梁結(jié)構(gòu)進行支護。

組合拱作用

在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中，安裝預(yù)應(yīng)力錨桿，在桿體兩端將圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿隧道周邊布置錨桿間距足夠小，各個錨桿的壓應(yīng)力椎體相互交錯，這樣使巷道周圍的巖層形成一種連續(xù)的組合拱。

提高錨桿及時支護，提高巖體結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，在圍巖周邊一定厚度的范圍形成一個不僅能維持自身穩(wěn)定、而且其上部圍巖松動和變形的組合拱。

圍巖的強化作用

巷道錨桿支護的實質(zhì)是錨桿和錨固區(qū)域的圍巖相互作用而形成錨固體，形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)。巷道錨桿支護可以改善和提高錨固體的力學(xué)性能，使錨桿錨固區(qū)域的巖體強度得到強化；巷道錨桿支護可以改變圍巖的受力狀態(tài)、增加圍壓，從而提高圍巖承載能力，改善巷道的支護狀態(tài)。巷道破碎區(qū)、松動范圍減小、有利于巷道圍巖保持穩(wěn)定。

圍巖松動圈理論

圍巖松動圈理論認為：巷道支護的主要對象是圍巖松動圈產(chǎn)生、發(fā)展過程中產(chǎn)生的破賬變形力，錨桿受拉的來源于松動圈的發(fā)生、發(fā)展，并根據(jù)圍巖松動厚度值得大小的不同將其分為小、中、大三類，松動前類別不同，則錨桿支護機理不同。

關(guān)鍵承載圈理論

“關(guān)鍵承載圈”是指在巷道圍巖周圍一定深度的范圍內(nèi)，存在一個能承受較大切向應(yīng)力的“巖石圈”，該巖石圈處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，具有結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性，可以用來懸吊承載圈以內(nèi)的巖層。

錨桿支護實質(zhì)上是錨桿位于巖土體內(nèi)與巖土體形成一個新的復(fù)合體。這個復(fù)合體中的錨桿是解決圍巖體的抗拉能力低的缺點。從而使得巖土體自身的承載能力大大加強。