考虑法向应力与岩石强度的加锚节理岩体剪切力学模型研究

为分析法向应力和岩石强度对锚杆锚固效应的影响规律,选取红砂岩、石灰岩、玄武岩3种代表性岩石开展加锚节理岩体直接剪切试验,基于试验结果,根据静定梁理论和最小余能原理,建立考虑岩石结构效应和等效剪切面积的加锚节理岩体力学分析模型,并结合理论计算公式,分析不同锚固角下岩石强度对锚杆轴向力和剪切力的影响规律。研究表明:锚杆的锚固效应在宏观上表现为增加节理面的当量内摩擦角和黏聚力,且岩石强度越大,锚杆对节理面剪切强度的贡献值就越大。与试验数据和已有分析模型对比分析表明,理论模型的计算值与试验结果更为吻合。通过计算分析可知,随着锚固角的增加,锚杆轴向力对节理面剪切强度的贡献度逐渐减小,剪切力对节理面剪切强度的贡献度逐渐增加,并且锚杆最佳锚固角在50°~70°范围。