淺埋軟土工程錨桿作用機理研究及功效評價方法

何曉琴

(招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶　400067)

?

淺埋軟土工程錨桿作用機理研究及功效評價方法

何曉琴

(招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶400067)

摘要：采用有限元仿真模擬對某淺埋黃土隧道有代表性的豎向錨桿及水平向錨桿發揮作用的機理進行了研究，揭示了錨桿與圍巖相互作用的原理。

關鍵詞：黃土隧道；錨桿；位移場；軸力；淺埋

1計算結果分析

1.1圍巖位移場地對錨桿軸力作用的發揮

工況一計算結果表明，水平向錨桿截面最大拉應力為55.51 MPa，豎向錨桿的最大拉應力值為9.90 MPa，顯然水平向錨桿較豎直方向的錨桿受力更大。初步可判定側墻錨桿較拱部錨桿發揮了較大的作用。

隧道既可能發生拱部坍塌的失穩，也可能發生側壁失穩定，兩種失穩潛在的破裂面如圖1所示。對于淺埋的黃土隧道，以拱部的塌方失穩為主，此時整個破裂面整體發生塑向的位移，拱部的錨桿位于潛坍體內，與坍體一并向隧道內方向運動，因此豎向錨桿不能產生較大的軸力。

圖1　隧道開挖完成后位移場

針對工況2，沿著豎向錨桿徑向提取徑向個點豎直方向的位移，沿著水平向錨桿徑向提取徑向各個點的水平方向的位移，如圖2所示。(說明：錨桿的徑向起點為初期支護與錨桿交接的位置，方向為沿著錨桿的方向。)從圖2可以看出，豎向錨桿3.5 m長度產生的徑向位移差值為0.23 mm，水平向錨桿3.5 m長度上的徑向位移差值為0.522 mm。可見水平向錨桿施加位置產生了更大的徑向位移差值，這是錨桿產生了更大拉力的原因。……