Vol.27 No.3 王树仁等：拉力集中型与压力分散型预应力锚索锚固机理 ·281 (3)主应力差值的分布，主应力差值实际上反 锚索具有更好的柔性，更适用于软岩类边坡发生 映了剪应力的分布与变化情况.如图8所示，压 大变形情形下的加固 力分散型锚索在内锚固段调动深部岩体强度的 24承载体数量与锚固力的关系 范围大于拉力集中型锚索，而且剪应力沿锚固段 分别取承载体数量为2,3,4和5个，承载体 浆体分布较均匀：剪应力值比拉力集中型锚索的 间的间距均匀，锚固段长度为12m,锚索长度为 小，也没有出现明显的剪应力集中现象. 36m,围压为150kN情况进行模拟.由图10可见， 2.3锚索拉拔力与位移的关系 压力分散型锚索的锚固力随承载体数量的增加 两类预应力锚索的拉拔力与位移关系曲线 而显著增加.这主要是由于承载体数量增加后， 如图9所示.锚索屈服前拉拔力与位移基本成线 每个承载体所分担的压力相应减少，从而使浆体 性关系.对拉力型锚索，当拉拔力达到1.38MN、 达到屈服破坏的拉拔力提高，当承载体数量为2， 位移达到54mm时，锚固段浆体发生剪切破坏， 3,4,5个时，锚固浆体-岩体界面最大剪应力为 此后，随着拉拔位移的继续增加，锚索拉拔力保 262,114,102,98kN,表明承载体数量增加后，锚 持恒定；对压力分散型锚索，当拉拔力为1.56 索浆体-岩体界面上的剪力值也相应减小了，所 MN、位移达到84mm时，浆体受压发生屈服破 以增加承载体数量是提高压力分散型锚索锚固 坏，之后随着位移的继续增加，锚索拉拔力保持 力和改善其受力状态的有效途径 恒定， 3.0 在保持两类预应力锚索锚固段长度相等的 2.5 情况下，压力分散型锚索的最大拉拔力要高于拉 2.0 力集中型锚索，且压力分散型锚索较拉力集中型 R 1.5 。一2个 1.0 一3个 ◆一4个 1.5 一5个 0 0 50 100150 200250 位移，w/mm 图10不同承裁体数量时锚索拉拔力与位移的关系 2:00K+84 Fig.10 Relations of tensile force with displacement of several (b) +得正来维 pre-stressed anchor cables under dispersive pressure 目，他0配#44 直，结自45 1法积量◆市 3结论 图8锚孔周围岩体的剪应力分布图.（©）拉力集中型：心)压力 (1)压力分散型锚索锚固段浆体的轴力峰值 分散型 Fig.8 Shear stress of two types pre-stressed anchor cables along 仅为拉力集中型锚索的1(n为承载体的数量)， the axial length:(a)under concentrated tension;(b)under disper- 且浆体处于受压状态，这样能够充分利用浆体及 sive pressure 岩土等材料耐压的力学特性.因此，压力分散型 1.6 锚索内锚固段浆体的受力效果要好于拉力集中 1.4 型锚索 1.2 至10 (2)压力分散型锚索锚固段浆体-岩体界面上 的剪力峰值小于拉力集中型锚索，且剪力峰值与 。一拉力集中型 剪力均值差别很小，这样可以充分发挥整段锚固 0.4 ★一压力分散型 浆体材料的抗剪作用 0.2 (③)当在浆体强度和锚固段长度等条件相同 20 40 60 60 100 时，压力分散型锚索比拉力集中型锚索提供更大 位移，u/mm 的锚固力， 图9锚索拉拔力与位移的关系 (4)适当增加承载体的数量是提高压力分散 Fig.9 Relations of tensile force with displacement of two 型锚索锚固力，改善锚固段浆体受力状态的有效 types of pre-stressed anchor cables in the tensile test 途径.V b L2 7 N o J 王树 仁等 : 拉 力集 中型与 压 力分散 型预 应 力锚索 锚 固机理 (3 ) 主应 力 差值 的分 布 . 主应 力差 值 实际上 反 映 了剪 应 力 的分 布与 变 化情 况 . 如 图 8所 示 , 压 力分 散 型 锚 索在 内锚 固段 调 动 深部 岩 体 强度 的 范 围大 于 拉力 集 中型 锚索 , 而 且剪 应力 沿锚 固段 浆 体 分布 较均 匀 ; 剪应 力值 比拉力 集 中型锚 索 的 小 , 也没 有 出现 明显 的剪 应 力集 中现 象 . .2 3 锚 索拉 拔 力与 位移 的关 系 两 类 预应 力锚 索 的 拉拔 力 与 位 移 关 系 曲线 如 图 9 所 示 . 锚索 屈 服前 拉 拔 力与 位移 基本 成 线 性关 系 . 对 拉力 型锚 索 , 当 拉拔 力 达到 1 . 38 M N 、 位 移 达 到 54 r n 刃。 时 , 锚 固段 浆 体发 生 剪切 破 坏 , 此 后 , 随着拉 拔位 移 的 继续 增 加 , 锚 索拉 拔 力保 持 恒 定 : 对 压 力 分 散型 锚 索 , 当拉 拔 力 为 L 56 M N 、 位 移达 到 84 刃Qr n 时 , 浆 体 受 压发 生 屈 服 破 坏 , 之 后 随 着位 移 的继 续 增加 , 锚 索拉 拔 力保 持 恒 定 . 在 保 持两 类 预 应 力锚 索 锚 固段 长度 相 等 的 情况 下 , 压 力分 散型 锚索 的最 大 拉拔 力要 高于 拉 力集 中型 锚索 , 且压 力分 散型 锚索 较拉 力集 中 型 锚 索具 有更 好 的柔性 , 更适 用于 软岩 类边 坡发 生 大 变形 情 形 下 的加 固 . .2 4 承 载体 数 最 与锚 固 力的 关 系 分别 取承 载 体数 量 为 2 , 3 , 4 和 5 个 , 承 载 体 间 的间距 均 匀 , 锚 固段 长度 为 12 m , 锚索 长度 为 3 6 m , 围压 为 1 50 kN 情况 进行 模拟 . 由图 10 可 见 , 压 力 分 散 型锚 索 的锚 固 力 随承 载 体 数量 的增 加 而 显 著增 加 . 这 主 要 是 由于 承载 体数 量 增加 后 , 每个 承 载体 所分 担 的压 力相应 减 少 , 从而 使浆 体 达 到屈服 破坏 的 拉拔 力提 高 . 当承载 体数量 为 2 , 3 , 4 , 5 个 时 , 锚 固浆 体一岩 体 界 面最 大剪应 力为 2 6 2 , 1 14 , 10 2 , 9 8 k N , 表 明承 载体数量 增加 后 , 锚 索 浆 体一岩 体 界面 上 的剪 力 值也 相 应减 小 了 , 所 以增 加 承 载 体数 量 是 提 高压 力分 散 型锚 索 锚 固 力 和 改善 其 受力 状态 的有 效途 径 . 3 . 0 「一 一 — 一 . — 一 一一 一一 — 一一一 , 一一 目 门 0 50 10 0 位 移 , u/ m 芝、气只塌相之 、ùùn U 图 10 不同 承载体 数 l 时锚 索拉拔 力 与位移 的关 系 叭g · 10 eR l a it o n , of et n ,妞e fo cr e 初ht 曲P l a e e m e n t of s ve e ar l P n 卜 , ter , s de a n e b o r e a b l e s u . d e r d is p e sr iv e P哪 s u 代 图 8 锚 孔周 围岩体 的 剪应 力分布 图 . ( a) 拉力集 中型 ; 向压 力 分 散型 月 .9 8 5血ae r s t卿 , o f wt o yt P e s p r 吧. ,吮 , s e d a . e 卜o r e a b l e s a l o . g 山 e . 五 a l l e n gt h : a( ) u o d e r e o n e e n t r . et d 扭 n s io n : 伪) u n d e r d is p e -r S W e p r e , s u代 一~ 怪一 拉力集 中型 一刊卜~ 压力分散型 0 . ` es 一一一 - - - ` ~ - 一- - 一 0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 位移 , u/ r n r D 图 9 锚 索拉拔 力与位 移 的关 系 F ig . g eR 恤枷 n s O f te n . il e of rt 杭t血曲 p l a c e . e nt of 七胃 0 钾p 胎 o f P卜 , 扮韶 , e d a n 比 o r e a b les 加 t h e et . s亚 t e , t 3 结 论 ( l) 压 力 分 散型 锚 索 锚 固段 浆 体 的轴 力 峰值 仅 为拉 力 集 中型 锚 索 的 1n/ ( n 为承 载 体 的数 量 ) , 且浆体 处于 受 压状态 , 这样 能够 充分 利 用浆 体及 岩 土 等材 料 耐压 的力学 特 性 . 因此 , 压 力分散型 锚 索 内锚 固段 浆 体 的 受 力效 果 要 好 于 拉力 集 中 型锚 索 . (2 ) 压 力 分散型 锚索锚 固段浆 体一岩体 界面上 的剪 力 峰值 小于 拉力 集 中型锚 索 , 且剪 力 峰值与 剪力 均值 差 别很 小 , 这样 可 以充分 发挥 整 段锚 固 浆体 材料 的抗 剪作 用 . (3 ) 当在 浆 体 强度 和锚 固段 长 度 等 条件相 同 时 , 压 力 分散 型锚 索 比拉力 集 中型锚 索提 供更 大 的锚 固力 . (4 )适 当 增 加承 载 体 的数 量是 提 高压 力 分 散 型锚 索锚 固力 , 改善 锚 固段浆体受 力状 态 的有 效 途径 . OR ù尹04 一, , 几 n八óUO 只华翔之芝、气