土木工程-五沟矿运输巷锚杆支护设计与施工

.4锚杆的选取（1）根据现场地质情况，兼顾经济效益，决定在本工程中采用20MnSi左旋无纵筋螺纹钢树脂内锚头锚杆，20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆性能参数见表3-1：表3-1左旋无纵筋螺纹钢锚杆性能参数表规格屈服强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）延伸率（℅）破断荷载（KN/m）理论重量（KG/m）Φ16≥335≥490≥16≥1001.6Φ18≥335≥490≥16≥1262.0Φ20≥335≥490≥16≥1562.5Φ22≥335≥490≥16≥1893.0（2）锚固岩层厚度m的计算①如果能调查清楚易碎直接顶时，则m≥易碎直接顶厚度；②按冒落拱的高度1.3～1.5倍为基础；锚固岩层厚度的计算公式如下：m＝kb式中： k为安全系数，取k＝1.3～1.5（本工程安全系数k取1.5）b为自然冒落高度，b＝B为巷道掘进跨度；f为岩石坚固性系数。故本工程中有：=1.5×=1.731m（3）直墙部分锚杆计算时，锚固力计算简图（4）直墙部分锚固力Q固计算＝式中：为安全系数，取=1.5；为锚杆间距，为2m;为锚固岩层厚度；岩石容重。故有本工程中：＝＝298.45KN（5）锚杆直径的确定有什么样的锚杆锚固力就必须有什么样的锚杆杆体的抗拉强度；要想充分发挥锚杆材料的作用就必须使锚杆的实际锚固力要等于杆体的抗拉极限。由得式中：为锚杆杆体材料的抗拉力；为锚杆杆体材料的设计抗拉强度；为锚杆的锚固力；为锚杆直径。故有本工程中： 取（6）的确定锚杆长度的计算简图如下：①按经验公式取l2≥0.2～0.3m；②根据杆体材料设计抗拉强度等于锚固端部的粘结力，求l2的计算公式如下：＝式中：d为锚杆直径；为杆体材料设计抗拉强度；为锚杆与砂浆的粘结强度，对于螺纹钢，取＝5.0MPa。故有本工程中：（7）的确定由于本工程拱脚及边墙采用0.45m厚喷射混凝土支护，故锚杆露在锚杆眼外的长度部分应与钢筋网连接焊固，取＝0.45m。（8）直墙部分锚杆的总长度（9）拱顶部分锚固长度计算故有本工程中：拱顶采用0.3m厚喷射混凝土支护，故拱顶部分锚杆的总长度＝＝0.69+1.731+0.3＝2.717m。（10）锚杆受剪验算根据摩尔——库伦公式，岩石的抗剪强度为：式中：为作用在破坏面上的正应力；为岩石的内摩擦角；为岩石的内聚力。故有本工程中，=1.8×1.45+3.0=5.61MPa对于钢材的抗剪强度，有取小值得：故采用直径为28的20MnSi左旋无树脂内锚头锚杆能满足抗剪的要纵筋螺纹钢求。（11）树脂卷粘结端长度根据相应规范，树脂卷粘结端长度取250mm。（12）孔径选择本工程采用孔径为45mm的机械钻孔。3.5喷射混凝土支护设计（1）喷射混凝土，是用喷射法施工的混凝土。喷射混凝土有“干拌”和“湿拌”两种施工法，不同强度等级喷射混凝土的设计强度应按表4.3.1采用。表4.3.1喷射混凝土的迁都设计值(Mpa)喷射混凝土强度等级强度种类C15C20C25C30轴心抗压7.510.012.515.0弯曲抗压8.511.013.516.5抗拉0.91.11.31.5（2）喷射混凝土与围岩的粘结强度：喷射混凝土的体积密度可取2200kg/m，弹性模量议案表4.3.2采用。喷射混凝土的抗渗强度不应低于0.8Mpa。Ⅰ、Ⅱ级围岩中的隧道工程，喷射混凝土对局部不稳定块体的抗冲切承载力可按下式验算：KG≤0.6（4.3.5-1）当喷层内配置钢筋网时，则其抗冲切承载力按下式计算：KG≤0.3+0.8（4.3.5-2）式中G——不稳定岩面块体重量（N）;——喷射混凝土抗拉强度设计值（Mpa）；——钢筋抗剪强度设计值（Mpa）；——喷射混凝土厚度（mm），当>100mm时，仍以100mm计算；——不稳定块体出露面的周边长度（mm）；——与冲切破坏锥体斜面相交的全部钢筋截面面积（mm）；K——安全系数，取2.0.（3）钢纤维喷射混凝土用的钢纤维应遵守下列规定：普通碳素钢纤维的抗拉强度不得低于380Mpa；钢纤维的直径宜为0.3~0.5mm；对于下列情况宜采用钢架喷射混凝土支护：1工作面稳定之前喷射混凝土或者锚杆支护都要发生作用；2需要增强支护抗力时，围岩变形很大，需要抑制。3.6特殊条件下的锚喷支护设计（1）浅埋隧道锚喷支护设计，符合表4.4.1的浅埋岩石隧洞，表4.4.1宜采用锚喷支护的浅埋岩石隧洞条件围岩级别洞顶岩石层厚度毛洞跨度(m)水文地质条件Ⅲ0.5~1.0倍洞径<10无地下水Ⅳ1.0~2.0倍洞径<10无地下水Ⅴ2.0~3.0倍洞径<5无地下水表4.4.3浅埋岩石隧洞考虑偏压影响条件围岩级别洞顶地表横向坡度隧洞拱部至地表做小距离Ⅲ1：2.5<1倍洞径Ⅳ1：2.5<2倍洞径Ⅴ1：2.5<3倍洞径浅埋土质隧洞锚喷支护结构类型和参数应根据土质条件、隧洞跨度、支护强度和支护刚度要求，采用计算方法确定，宜按表4.4.5的经验参数类比及现场监控量测验证。表4.4.5浅埋土层隧洞初期支护结构类型和参数洞跨地质条件<5m5~12m无地下水，隧洞稳定性较好喷层厚150~250mm，钢筋网φ6~10mm，网距120mm×120mm喷层厚250~300mm，钢筋网φ6~10mm，网距120mm×120mm，钢架间距不大于1000m无地下水，隧洞稳定性较差喷层厚250~300mm，钢筋网φ6~10mm，网距120mm×120mm，钢架间距750~1000mm喷层厚300~350mm，钢筋网φ6~10mm，网距120mm×120mm，钢架间距不大于750mm计算浅埋土质隧洞初期支护参数时，其计算荷载包括下列内容：1永久性荷载：永久荷载又称恒载。2地面附加荷载。浅埋土质隧洞采用钢架喷混凝土支护时，钢架应有做够的刚度和强度，应能承受40~60KN/m的垂直土压力。（2）塑性流变岩体中隧洞锚喷支护设计塑性流变岩体中隧洞锚喷支护的设计一般使用在隧洞井下等圆形、椭圆形等曲线形断面。（3）老黄土锚喷支护设计在老黄土中的隧洞，可采用钢筋网喷射混凝土作永久支护，必要时，用水泥砂浆锚杆加强。4.4.11老黄土的主要物理力学指标应符合表4.4.11的规定。表4.4.11老黄土物理力学指标顺序项目单位指标1天然容重kg/m≥17002天然含水率%12~193塑性指数--≥104粘聚力Mpa≥0.065内摩擦角°≥246变形模量Mpa90~150采用锚喷支护的老黄土隧洞，洞径不宜大于6.5m，其断面应为圆形或马蹄形，曲墙的失高不应小于弦长的1/8，当需要水泥砂浆锚杆加强时，锚杆长度宜为2.0~2.5m，杆体直径不宜大于60mm。2沿隧洞轴线每隔5~10m应设置环向伸缩缝，其宽度宜为10~20mm。3锚喷支护设计，必须对地表水和洞内施工水提出处理措施。（4）水工隧洞锚喷支护设计喷射混凝土支护允许承受的内水压力，可按下式计算：[P]≤（4.4.15）式中[P]——喷射混凝土支护允许承受的内水压力值（Mpa）；——喷射混凝土的抗裂强度设计值（Mpa）；——喷射混凝土的弹性模量（Mpa）；——围岩的变形模量（Mpa）；——围岩的泊松比；r——支护后的隧洞半径（mm）；h——喷射混凝土厚度（mm）；H——隧洞洞顶覆盖岩层厚度（mm）。锚喷支护隧洞的糙率系数，可按下列公式计算：n=(4.4.18-1)式中n——喷射混凝土支护的糙率系数；——水力半径（cm），对于圆形断面的隧洞，=D/4（D为隧洞直径）；——隧洞洞壁平均起伏差（cm）。当喷射混凝土支护隧洞的底板使用浇筑混凝土时，应按在下式计算支护的总和糙率系数：nS=nS+nS(4.4.18-2)式中n——隧洞的综合糙率系数；n——喷射混凝土糙率系数；n——浇筑混凝土部位的糙率系数，宜取n=0.014；S——隧洞全断面的润周长（m）；S——喷射混凝土的润周长（m）；S——浇筑混凝土的润周长（m）。隧洞喷层表面的平均起伏不应超过150mm。（5）受采动影响的巷道锚喷支护设计受采动影响的巷道的锚喷支护设计应遵守下列规定：1锚喷支护的各个部件见类型和参数，用工程类比法确定，2当围岩较大变形时，用于增强的可缩性钢架，其结构构造应便于拆卸回收。3.7锚杆施工锚杆的施工是一个复杂、细致的工作，应遵守下列规定：1定出孔位，做好标记。2锚杆孔距允许有合理的偏差，最大不超过200mm。3预应力锚杆的钻孔轴线与设计轴线的偏差不应大于3%，其他锚杆的钻孔轴线应符合设计要求。锚杆安装前的准备工作：1

、技术准备2、机具准备钻孔设备：砂浆拌和设备：砂浆拌和机、注浆泵等。3、材料准备

在某些围岩及特殊地质围岩中设计支护形式，要做多层支护形式，一中为主要喷护另一种为辅助支护，一般来说应先喷混凝土，再安装锚杆，锚杆孔钻完后同时安装锚杆杆体。钻孔前，应检查各个部件规格，确保孔径、钻头等符合设计要求。水胀锚杆安装应遵守下列规定：1锚杆是支护工具，本身不能有损坏，锚杆自身的好坏决定了支护作用的好坏，锚杆应轻拿轻放，严禁使用有损伤的锚杆；2安装前，对要使用的锚杆进行全面检查，保证锚杆的完好无损；3高压泵试运转，压力宜为15～30Mpa；4锚杆送入钻孔中，应使托板与岩面紧贴。当托板抵紧壁面时，应立即停止推压。杆体内的绑扎材按照设计和国家规定使用。钻孔应符合下列规定：1按照设计要求制作孔深、孔径。钻孔深度不宜比规定之大200mm以上。钻头直径不应比规定的钻孔直径小3.0mm以上。2钻孔与锚杆预定方位的允许角偏差为1°～3°。孔口承压垫座应符合下列要求：1孔口承压垫座按照设计规范需要平整牢固。2满足设计要求的尺寸和强度，承压面应与锚杆轴线垂直。锚杆的安装与灌浆应遵守下列规定:1预应力锚杆体在运输及安装过程中不能弯曲、碰撞，并不得破坏其他附件。2锚孔应清楚杂物，保证杆体和孔体的充分接触；保证注浆管、排气管畅通，止浆器的完好。3灌浆料可采用水灰比为0.45～0.50的纯水泥浆，预应力锚杆的试验和监测锚杆荷载-弹性位移（Q-s）曲线和锚杆荷载-塑性位移（Q-s），分级加荷值分别为拉力设计值的0.5、0.75、1.0、1.2、1.33和1.5倍，但最大试验荷载不能大于杆体承载力标准值的0.8倍。3验收试验中，当荷载每增加一级，均应稳定5～10min，记录位移读数。最后一级试验荷载应维持10min。如果在1～10min内，位移量超过1.0mm，则该级荷载应再维持50min，并在15、20、25、30、45和60min时记录其位移值。验收试验中，从50%拉力设计值到最大试验荷载质监所测得的总位移量，应当超过该荷载范围自由段长度预应力筋理论弹性伸长值的80%，且小于自由段长度与1/2锚固段长度之和的预应力筋的理论伸长值。最后一级荷载作用下的位移观测期内，锚头位移稳定或2h蠕变量不大于2.0mm。锚杆支护是巷道支护的一个主要发展方向，也可以说是锚杆支护决定了煤矿巷道的安全程度，是煤矿安全的重中之重。而怎么确定锚杆的作用，就需要了解锚杆支护值的最大值，就单个锚杆而言就是锚杆的最大支护能力，对于整个锚杆支护系统来说，最大值就是整个支护系统的临界值，这个临界值决定了整个锚杆系统的价值和作用。而锚杆的临界锚固长度在锚杆结构体以及其外部环境不发生改变的情况下应该为一定值，我们要想知道支护系统的最大能力就必须要了解这个临界值，锚杆的临界长度决定了这个一定值。下一章我们主要研究锚杆的临界长度。4锚杆临界锚固长度研究4.1现场试验与监测研究锚杆临界锚固长度的方法有很多，现在人们主要采用现场实验与检测的方法，但是由于现场的情况一般都比较恶劣、复杂，因此在实验过程中所得到的监测数据可能不是很完备，受到环境的影响比较大，我们在做现场实验与检测时要非常注意。这是利用现场数据进行半数值分析时需要特别注意的一点。（1）式中：τ（x）表示杆体方向任意距离x处的剪应力大小；n表示与边界条件和加固材料性质有关的综合正常数，0≦n≦Lc；Lc为锚固段长度；P是轴向压力；d是钻孔孔径；Le为锚杆长度；锚固段长度Lc的表达式为：（2）式中：K为安全系数，[τ]表示注浆体与壁之间允许的剪切强度。他们研究的是第二交结面上的剪应力的分布以及对应锚固长度。结论是：剪应力的分布是不均匀的，在岩石介质不变的情况下，锚杆临界锚固长度大致是不变的，为一恒定值。这就产生了一个新的研究方向：锚杆的承载机制。在拉拔力相同的情况下，锚杆的承载能力与切向位移成反比，也就是切向位移越小承载能力越好。段建立等根据南京市玄武湖隧道基坑支护工程，采用现场实验与检测的方法介绍了相关技术的设计施工方式，并对复合式土钉支护的土钉受力情况以及位移情况的，对复合土钉支护技术在施工以及使用阶段的工作性能进行了深入的研究。受力和位移进行现场测试，分析了开挖过程中图钉所受的轴力，研究了土钉支护的加固机制，为确定边坡较高的软岩地质的危险破裂面提供了依据，并且给出了土钉的轴力分布曲线，为下一步实验提供了有效数据曾宪明和曹长林从1987年开始，对动载条件下黄土坑道中的锚杆临界锚固长度进行了数值模拟分析和实验研究，并且提出了锚喷网支护的临界荷载法，这个方法已经在1990年编入了规范中开始使用。这是国内已知较早研究锚杆临界锚固长度的文献，并且此后又相继研究了软土、强膨胀土和厚填土中的锚杆临界锚固长度。曹长林研究了锚杆界面剪应力分布规律以及演化特征，并最终探讨了锚杆的作用机制以及破坏模式，确定了临界锚固长度，为岩土加固工程的优化提供了科学的依据。试验表明：在锚杆的诸界面上，既存在有剪应力的峰值点，也存在零值点，并且峰值点和零值点都会发生转移，同时，锚固浆体材料的破坏部位也会发生转移，峰值点和零值点之间的杆体长度基本不变，为一常数，即临界锚固长度，超过临界锚固长度的设计是不合理和不安全的。曾宪明和赵林得出了通过实验判定锚杆临界锚固长度的方法：在理想的条件下，测量点逐次转移的峰值应该大体是一样的。测量点应变峰值时不会改变也不会转移。如果外部锚固端的锚固浆体发生局部破坏，浆体破坏的转移与界面上应变峰值的转移是同时发生的。看外锚端部的应变是否是0，并且它的转移是不是与（1）和（2）同时发生。如果（1）~（3）的结论全部成立的话，并且杆体的直径足够大，长度足够长的情况下，峰值点和零值点的空间长度接近相等，那么这个长度就是临界锚固长度。临界长度值的误差是相邻两个测点的距离。4.2模型试验研究模型试验作为对现场试验的监测的重要补充手段也是用来研究锚杆临界锚固长度的另外一种有效的方法。需要建立良好的相似法则，试验尽可能的精细，模型试验的重要性不比现场检测差多少。但是国内相关的研究做的尚不够充足。锚杆和粘结介质之间会产生法向膨胀变形，会导致周边的混凝土出现径向和环向的裂纹，如图所示：图3-1锚杆周边混凝土破坏示意图图（a）中，P=250kN时，锚杆周边会出现环状张开裂纹；P=350kN时产生径向可见的裂纹；P=550~600kN时原裂纹扩张，宽度为0.20mm；在图（b）中，P=350kN出现多条径向短小裂纹；P=550kN时，普遍出现裂纹，裂纹长度约为6cm，这表明在一定的条件下，锚杆和周围的混凝土界面以及附近会产生破坏，测验部位的峰值剪应力将会向杆体深部进行移动，同时还测得，在3个加载循环下，当界面的剪应力稳定时，锚杆的长度为0.8m。李国维等做了全长黏结玻璃增强聚合物锚杆的拉拔试验，研究结论是：在其他外部条件一定的情况下粘结浆体强度较高，锚杆可能被拉断，也可能发生剪切破坏，这取决于轴向拉应力和最大剪应力哪一个先达到允许应力值。在这个实验例子中，就发生了剪应力峰值点和零值点同时向杆体深部进行转移的情况，并且峰值并没有因为转移而发生较大的变化，而且峰值和零值点之间的距离也为一常数，这与现场测试的结果相符合。郑全平对预应力锚索的受力特征和破坏特征模型进行了实验研究，实验结果如图所示：图3-2第二交界面的剪应变分布曾宪明和范俊奇进行了系统的室内模型试验来研究锚杆的临界锚固长度并得出了破坏机制的相关问题，并测出了锚杆杆体第一交结面应变分布曲线如图6所示，并且以第一交结面曲线为基础，分析得出了第二交结面相应的剪应力分布状态，图3-3第一交界面杆体轴应变分布曲线4.3理论分析研究对锚杆的理论分析研究：包括解析、数值模拟、半理论半实验分析以及半数值分析。研究成果比较多，是目前研究锚杆临界锚固长度的重要方式之一。在一定的条件下，可以近似地认为平均剪应力理论是可以使用的，并建议锚杆的设计长度应该小于临界锚固长度；（4）式中；lc·为理论临界锚固长度；E是锚固体的综合模量；A是锚固体的综合面积。λ为侧摩阻刚度系数。李志刚研究了高压注浆土钉。通过建立典型的拉拔试验模型来探讨高压注浆土钉的特性以及荷载传递机制，并得出了在有无高压的条件下界面粘结强度的标准值。曹国金在Mindlin问题的基础上，计算了不同岩体中锚杆的有效锚固长度，并且指出了影响锚杆锚固长度的因素：岩体物理力学参数、荷载、施工质量、岩体松弛深度范围、膨胀性、节理裂隙分布特性等。得出的结论是:锚杆的直径越大，拉把力越高，支护的介质越软弱，那么锚杆的临界锚固长度就越长。杨春林等研究了岩石界面端部的断裂力学行为。剪应力和径向应力在内外端部均存在有比较明显的应力集中现象。根据平均应力方法进行设计时忽略了这种现象，那就会造成应力集中从而引起破坏。何思明和王成华，对锚索的极限承载能力进行了研究，知道了锚索破裂面形状、无侧限抗压强度、风化程度、岩体种类、无侧限抗压强度、风化程度、灌浆材料和灌浆压力等因素对于锚索的极限承载力的影响。主要研究了第二、三交结面的极限承载力问题，这对研究锚杆的临界锚固长度有着直接的影响。何思明等通过研究胶结式预应力锚索锚固段和围岩界面特性，锚固段的极限粘结强度还有侧阻力的分布规律，得出了如何计算预应力锚索合理锚固段长度的计算方法。并且研究了岩石特性、灌浆材料特性、束体材料对锚固段荷载传递特性的影响机制。计算结果如图7所示：图3-4（a）锚固段的侧阻力分布情况许明等用用动力瞬态激振方法引起锚杆弹性振动，通过测定锚杆的振动来估计锚杆的极限承载力。很明显，与极限承载能力所对应的锚固长度即为锚杆的临界锚固长度。这是一种运用人工神经网络系统来进行无损检测的灰色系统测试方法。图3-4（b）锚固段的侧阻力分布情况贺若兰等采用数值分析方法研究了土钉支护的作用机制和工作性能。研究表明，应力分析这种方法能够反映出土体地应力随着基坑的开挖、支护工作而不断转移、叠加的过程；得出了侧阻力沿锚杆杆体长度分布的理论解。这一成果丰富了关于测阻力分布的相关研究，具有重要的参考价值，但是其规律与实际工程存在有一定的差异。蒋良潍等建立了以岩土介质半无限弹性体假设为基础的一维力学模型，以半数值法求得了锚杆锚固第二交结面的位移差值。并且通过引入测粗粝和位移差值至今啊的滑移-软化模型关系，对锚索锚固端的侧阻力分布进行求解，结果如图8所示：图3-5侧阻力分布曲线通过分析计算机过，可以很明显地看出，在拉拔力、弹性模量、迭代次数等因素发生改变的条件下，侧阻力的峰值和零值均会发生沿杆体深部的位移本质是浆体材料局部破坏已发生转移的结果。锚索锚固段的最小安全长度Lmins与锚索预应力吨位、砂浆混合体的弹性模量有关，随着它们的增大而增大；但是跟岩体的弹性模量和砂浆抗剪强度成反比关系。其关系表达式为：（5）式中：K2为试验拟合参数，R为锚索砂浆混合体的横截面积。Lmin可以近似的看作锚杆临街锚固长度，但是不等于临界锚固长度，因为锚固体临界锚固长度跟设计预应力的吨位和设计吨位是没有关系的。承压桩与锚杆之间存在一定的可比性，可以借鉴这个实验来研究临界锚固长度。4.4现状1）对于锚杆临界锚固长度这一概念的研究，我国大概比国外要滞后12~30年的时间。而我们所采用研究方法和技术经验也参考了很多国外的相关研究。2）目前关于临界锚固长度这一概念的研究已经持续了有数十年的时间，但是尚有许多问题需要解决，我们也仅仅是取得了阶段性的研究成果。3）土钉支护技术的兴起和发展对于我国的临界锚固长度的研究有一定的促进作用，一定程度上加快了我国相关方面的研究进度。4）就目前来看，我国对于临界锚固长度这一问题的研究要比国外进展的更好，对这个概念的认知理解程度已经不逊色于国外。其中，关于界面剪应力在两个正交方向上的衰减，峰值点、零值点、浆体局部破坏确定临界锚固长度的试验方法特色明显，是国外所没有的。5）对于临界锚固长度这一概念，之所以要花这么多心思去进行研究，就是为了能够真正的系统科学的解决工程中的锚固支护问题。4.5数值模拟数值模拟是一种理论分析方法，通过使用计算机软件模拟实际的工程情况来进行分析研究，得出来的结论可以给实际工程提供一定的参考作用。当然数值模拟试验毕竟不能完美的模拟实际情况，因此，得出的结论可能不够准确。本次通过使用RFPA软件来进行数值模拟研究，以了解和认识锚杆临界锚固长度这一概念。具体来说，就是希望知道锚杆的极限承载力与锚固长度之间的关系。就目前来说，关于临界锚固长度，大都认为是锚杆界面剪应力的峰值点与零值点之间的距离。而锚杆的临界锚固长度在锚杆结构体以及其外部环境不发生改变的情况下应该为一定值，因此我们通过数值模拟来直观的判断锚杆在不同的锚固长度下其极限承载能力的变化情况，即可知道临界锚固长度这一概念是否存在且正确。4.6数值模型的建立建立数值模型是进行数值模拟的重要一步，也关系着此次试验的结果能否用来得出正确的结论以及能否为研究起到促进作用。本次研究锚杆的临界锚固长度，要模拟的是锚杆的拉拔试验模型，即需要建立一个理想的锚杆拉拔试验模型。图3-6锚杆拉拔试验模型在上面的论述中已经提到，我们的目的是为了确认锚杆的极限承载力与锚杆的锚固长度有没有直接的关系，因此需要保证试验的结果尽量不受到其他条件的干扰，即需要保证锚杆以及围岩的力学特性和物理特性等保持不变，我们假设围岩为理想围岩，不考虑围岩的破坏等因素。锚杆的长度设计为2.8m，进行了不同锚固长度下的锚杆拉拔试验，锚固长度的范围由0.8m~2.72m.由于锚杆的承载力无法通过直接的方式进行测量，因此我们用锚杆锚固段一定点的侧阻力来表示锚杆的承载力，因为在一定程度上来说，锚杆的侧阻力即能直观反映出锚杆的承载力。承载力汇总起来进行分析，即可得出锚杆随着锚固长度的变化极限承载力的变化情况，同时也可直观的判断出临界锚固长度这一现象是否存在。图3-6锚固长度0.8m拉拔试验4.7数据分析通过进行数值模拟实验，可以得出在一定的锚固长度下，锚杆承载力随拉拔荷载增加的变化情况，如下图所示（由于数据过多，仅以0.8m，1.4m和2.4m锚固长度为例）：从得出的数据及其变化情况来看，可以看出这与我们之前的判断是一致的，即随着拉拔力的不断加载，锚杆的承载力会有一段的上升期，而带到一个峰值以后，锚杆的承载能力迅速降低，说明此时锚杆锚固已经发生破环失去了承载能力，即锚杆已经失去了作用，这在实际工程中是十分危险的，我们要做的，就是尽量避免这种情况的发生。当然，对于锚杆失稳情况的研究只是第一部，这表明我们的试验没有出错，实验数据也具有一定的代表性。从图中可以看出不同锚固长度下的锚杆的极限承载能力均具有峰值，通过系统的总结，锚杆的极限承载力随锚杆的变化情况图3-7不同锚固长度下锚杆承载能力随拉拔力增加的变化情况图3-10不同锚固长度下的锚杆极限承载力4.8研究结论分析对比得到的数据可知，锚杆的锚固力不会无限增大，锚杆的锚固长度也不是越长越好。当锚固长度超过一定值时，锚杆的锚固能力不会再提高，甚至有可能下降。得到了这一结论，也就说明“锚杆临界锚固长度”理论是正确的，也可以表明平均剪应力理论存在一定的缺陷，锚杆的交结面上剪应力分布是不均匀的，锚杆在进行加载时，锚杆的承载力会随着拉拔力的增加而不断增大，超过极限承载力又会迅速降低，即丧失承载力，而在设计锚杆时就需要使锚杆所受的力小于自身的极限承载力，目前认为最直接需要增加锚杆锚固长度，但是通过这个实验我们可以了解到一味地增加锚杆锚固长度并不一定是对的，不仅会造成经济的损失和不必要的浪费，也很有可能影响到工程的安全性。因此，锚杆临界锚固长度的相关研究就显得十分重要，尽快的完善这一理论体系，才能够保障工程的安全，促进科学的发展。通过使用数值模拟的方法来模拟拉拔试验，确定了锚杆临界锚固长度这一概念的真实存在性，我们通过分析锚杆锚固长度与极限承载力之间的关系可以很直观的看出这一点，但是，我们也必须承认，数值模拟这种方法只能作为科学研究的理论分析方法，它具有一定的局限性。所在进行数值模拟的时候，有很多方面的因素都没有考虑进去，同时，对于锚杆的长度和锚固长度的选择也是有待商榷的。建立的数值模型是一种理想化的模型，它不具有足够的代表性和说服力，只能作为一种论证证据对临界锚固长度这一概念进行一次印证。我们无法通过数值模型完美的模拟出实际的工程情况，这也就决定了我们所得出的数据只能反应一种客观上的规律。同时，由于模拟中对于锚杆的承载力我们用的是锚杆杆体上的定点侧阻力来反映的，因此也会对结论的总结产生一定的影响。但是数值模拟也确实是一种很使用的方法，因为对于锚杆锚固这一情况，我们很难到工程现场去进行现场实测，即便是实验室做实验也存在不小的难题。而通过数值模拟地方法，可以很方便直观的得出一些研究成果，对于锚杆临界锚固长度的发展具有一定的促进作用。4.9总结（1）在锚杆支护技术中，锚固长度的确存在这样一个临界值，当实际锚固长度超过这一值时，锚杆的最大承载能力不会随着锚固长度的增加而发生改变。即锚杆的临界锚固长度是客观存在的。（2）虽然已经有大量的证据表明锚杆存在临界锚固长度，但是这一理论并没有得到完全的研究，因此目前仍旧处于研究阶段，实际工程中大多数情况下仍然以平均剪应力的理论作为设计施工的参考规范，临界锚固长度的研究还有很长的一段路要走。（3）目前为止，比较能够被认可的确定锚杆临界锚固长度的方法就是看锚杆交结面上剪应力峰值和零值以及局部破坏转移是否是同时发生的，并且峰值和零值之间的距离是否为一个常数，如果是，那么这个值就是锚杆临界锚固长度，反之，就不是。（4）数值模拟是研究锚杆临界锚固长度的一种理论分析方法，但是数值模拟所得到的结论只具有一定的参考意义，只是从一个方面证实了这一理论存在的正确性，但是这也只是停留在理论分析阶段，无法对实际工程的应用提供帮助，对于如何计算求得实际工程中临界锚固长度并没有比较科学实用的方法，这也是目前临界锚固长度理论不能在实际工程