采用物理试验、三维数值模拟和数学力学分析,对非连续岩体锚杆的“导轨作用”效应和影响因素进行了研究。取得如下主要研究成果: (1)加锚非连续岩体模型均发生了明显的节理面分离现象,产生了锚杆“导轨作用”。在载荷作用下,锚杆剪切应变,岩块变形甚至破坏,锚杆局部弯曲成了 “S字形”,形成了 “导轨”。为非连续岩体中锚杆产生“导轨作用”创造了条件。锚杆的“导轨作用”的规律是,岩块的剪切位移外载越大,岩块间的最大分离值越大,岩块间的分离区域或面积也越大,其增长近似于开口向上的抛物线增长规律。 (2)加锚非连续岩体发生的“导轨作用”存在明显负面效应。一方面,随着剪切位移外载增大,最大分离位移也增大,其关系近似为开口向上的抛物线曲线。另一方面,随着岩块最大分离位移的增加,模型的总剪切力也增大,其关系近似为开口向下的抛物线变化,锚杆“导轨作用”效应增强,抗剪能力削弱。即“导轨作用”出现后,非连续岩体的抗剪能力增速迅速减小,锚杆“导轨作用”负面影响增大。 (3)锚杆直径、剪切载荷、非连续面粘结、摩擦系数、岩性、锚杆交角等,都不同程度地影响锚杆的“导轨作用”效应和岩体承载力。增加锚杆直径,节理面分离增大。非连续面粘结后,分离量减小明显;岩性越硬,锚杆轴向和横向应力就越大,岩块最大分离量越大。非连续岩体抗剪强度受到岩性的影响最大,是最主要因素,其他因素的影响程度较小。其中,节理摩擦系数次之,剪切量较小时,锚杆直径的影响程度大于交角,当剪切量较大时,交角的影响程度大于锚杆直径。 (4)锚杆群与单锚杆有基本相同的锚杆“导轨作用”效应,但是不同直径锚杆的布置对锚杆“导轨作用”效应和岩体承载力有明显影响。粗锚杆在加载侧时,岩块最大分离量最小,锚杆“导轨作用”最不明显。两根细锚杆布置时,岩块最大分离量最大,“导轨作用”最明显。当岩石强度较高时,单根锚杆的“导轨作用”大于群锚杆情况;当剪切外载大时,岩块最大分离量大,“导轨作用”明显。 (5)物理试验、数值模拟和理论分析得到了关于锚杆“导轨作用”的一致的主要规律。 (6)可从锚杆参数和布置的设计、改变岩性和节理面特性,以及采取措施减小围岩外载等方面,来减小其所产生的锚杆对非连续岩体加固时的负面影响。 2100433B