王晓卿,康红普,高富强,娄金福,李建忠,杨 磊

(1.中煤科工开采研究院有限公司，北京 100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013；3.煤炭科学研究总院 开采研究分院，北京 100013)

锚杆被广泛应用于地面岩土工程和地下采矿工程。针对不同的加固条件，提出了多种锚杆加固机理，可系统概述为4类：悬吊作用、组合梁作用、压力拱作用和约束作用[1]。悬吊作用是指锚杆将松动岩块悬吊在上方稳定岩体中，具有极强的局限性。组合梁作用是指锚杆将多个岩体薄层组合成承载力更大的厚层岩梁，适用于层状围岩。压力拱作用是指锚杆支护在破碎岩体中形成具有高承载力的压力拱，适用于破碎岩体。约束作用是指锚杆支护提供约束限制岩体沿结构面的滑移和张开。在某种加固条件下，可能一种或几种加固机理起作用。国内还有学者提出了围岩强度强化理论[2]，主要强调锚杆的加固效果。由于破碎岩体中面临日趋严重的锚杆支护难题，本文聚焦于破碎岩体中锚杆支护的压力拱作用。

压力拱现象在古代即被发现并被应用于石拱桥的建造，中国河北省的赵州桥是现存最古老的石拱桥，距今已有1 400多年的历史。20世纪30年代，在地下开挖工程中发现了压力拱现象。IME[3-4]将地下工程中的压力拱表述为“重力的重新分布导致压力拱的形成，并在其内部形成压力释放区。压力拱内部岩层略微偏转，不再承受上覆岩层重量”。此后，出现了大量关于地下开挖工程压力拱的研究[5-11]，这些研究认为，压力拱普遍存在于开挖工程围岩中，形成原因在于开挖过程中的围岩变形和应力重分布，压力拱能够承受较大的上覆岩层载荷。……