隧道围岩玻璃纤维锚杆锚固性能研究-高战祥
[作者] 高战祥
[摘要]
锚固技术经过一个多世纪的发展，已经成为岩土工程领域最重要的支护手段之一。锚杆是锚固体系中最重要的结构体，其物理力学性质对岩土体稳定性和耐久性起着十分重要的作用。普通钢锚杆以其优良的物理力学特性被广泛应用，尤其在基坑工程、隧道工程、边坡工程、地下工程、港口与坝体工程、支挡结构、桥台加固工程等领域。然而，工程实践发现，钢锚杆作为常见结构却存在自重大、运输和安装困难、耐腐蚀性较差等缺陷，这些缺陷影响了其在某些领域的应用。
GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)锚杆是一种新型材料锚杆具有质量轻、强度高、耐电磁、抗腐蚀性好、可加工性好、抗疲劳性能好等特点。GFRP锚杆替代普通钢锚杆用于支护工程，可在克服钢锚杆某些方面的不足，必将推动锚固技术的新发展以及新应用。
目前，国内外已有不少GFRP锚杆成功应用的实例，但是对玻璃纤维锚杆的理论研究相对较少，为加快玻璃纤维锚杆技术推广，应加强其在隧道工程、边坡工程及地下工程等领域的研究，玻璃纤维锚杆的理论研究概括起来主要两个方面：一是宏观方面，主要体现在锚固体系加固后，岩土体承载力、岩土体物理力学参数等锚固效果方面的研究；另一方面微观角度，从锚固体系荷载传递途径出发，研究荷载作用下沿锚固长度的应力、应变分布及传递规律，重点研究锚杆杆体与注浆体、注浆体与岩土体界面上物理力学特性，以上两个界面往往是控制锚固体系正常工作的关键因素。
首先通过对锚固机理论研究，研究玻璃纤维锚杆现阶段的锚固机理，分析玻璃纤维锚杆粘结应力的分布规律、分布函数。通过对玻璃纤维锚杆物理力学性能的研究，确定玻璃纤维锚杆的破坏形态。通过对玻璃纤维锚杆进行现场正交实验，研究锚固体系中的锚固直径、锚杆直径、锚固长度、砂浆强度等因素对锚固力的影响，并通过极差分析、方差分析确定影响锚固体系力学指标的关键因素，通过回归分析建立玻璃纤维锚杆承载力、平均粘结应力与关键因素之间的函数关系，为类似工程锚杆重要物理参数提供借鉴。结合现有的理论成果和工程实践，研究锚杆锚固机理、锚固体系的破坏形态。利用成熟软件Flac3D模拟实际双侧壁导坑法施工，通过对围岩体应力、应变、位移等指标的检验，评价玻璃纤维锚杆作为系统锚杆、临时锚杆的可行性。
[关键词] GFRP锚杆，正交实验，锚固机理，破坏形态，数值计算
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