时常悦 何玲玲 李进贵

（长安大学 公路学院，陕西 西安 710064）

在隧道工程中，开挖会改变围岩原有的初始应力状态，使围岩变形，松动，坍塌，而锚杆加固则是隧道开挖中常用的加固措施，采用锚杆加固岩层，利用岩层的自支承力的原理来稳定岩体。岩石锚固作为新奥法隧道设计施工法的三大支柱之一，其功能是促使围岩荷载物变为支护结构的重要组成部分，最大限度地发挥围岩的自承能力，以较小的支护抗力维护洞室稳定，但锚杆对围岩的加固效果的影响因素很多，比如锚杆间距、长度、布置形式等，研究这些因素对加固效果的影响对于工程合理设计和施工安全具有重要意义。

1 建立模型

本次计算隧道跨径11.6m，高11.83m，埋深69.2m，计算区域长100m，高75m，采用plane42单元模拟围岩、加固区围岩，beam3单元模拟初期支护，link1单元模拟加固锚杆，采用杀死单元命令ekill命令来实现开挖，分别计算 0-180°、20°-160°、40°-140°、60°-120°四种不同加固范围下锚杆的加固效果。

表1 围岩及支护结构物理力学参数

2 模拟计算与分析

2.1 锚杆不同加固范围对位移的影响分析

图1 地表沉降和周边收敛曲线

图2 拱顶沉降和仰拱上拱曲线

图1、2可以看到，在锚杆数量相同的情况，缩短锚杆间距并集中与拱顶区，能够更好地控制地层强度和稳定性，阻止地层变形的进一步发展。但并不是锚杆间距越小控制作用越好，锚杆加固范围在40°-140°时，对位移的控制作用最好。

2.2 锚杆不同加固范围对锚杆自身的影响分析

图3、4综合分析知，锚杆加固范围在40°-140°内锚杆轴力、轴应变最小，对锚杆自身的物理力学性质的改变和影响也最小，更好的发挥锚杆其对围岩的加固作用最有利。……