单根锚杆不同工作载荷下支护应力场特征相似模拟研究

采用实验室相似模拟测试和分析了单根锚杆在不同工作载荷条件下围岩横向和纵向应力场分布特征。测试结果表明：锚固体轴向应力场由压应力核心区和扩散区构成，核心区位于锚固体近锚杆区域，由3个压应力集中区组成，整体呈“酒精灯”状分布。随着锚杆工作载荷的加大，轴向应力场在垂直轴向方向上无论应力值还是分布范围均明显增大，在锚杆轴线方向虽然应力值明显增大，但应力分布范围基本无明显变化。锚固体横向应力场沿锚杆轴向在锚杆周围形成前后2个比较明显的压应力集中区，浅部应力集中区在锚杆托板下方呈倒扣的碗状，锚固段附近压应力集中区呈对扣碗状。锚固体横向应力场整体应力值较小，约为轴向应力场应力值的1/4左右。随着锚杆工作载荷的加大，锚固体内横向应力集中区范围不断扩大，应力值不断提高，但位置和形态基本保持不变。