软岩大变形隧道需要及时锚固支护,特别是在围岩强度较低的隧道中,常采用对围岩扰动较小的中空注浆树脂锚杆施加预应力支护,而开挖后围岩产生的大变形将对锚杆性能提出更高的 要求,如何提升锚杆强度与变形能力成为控制围岩稳定性的关键。考虑改进的中空注浆锚杆树脂 锚固段+砂浆锚固段的螺纹连接特性,利用数值模拟分析了锚杆连接段内螺纹螺距、连接长度、外 壁厚度对连接段强度与变形的影响,得到了连接段螺纹最佳组合参数。研究结果表明:连接段破坏模式受螺纹抗剪强度、钢筋与中空外壁抗拉强度的影响,可分为中空外壁拉断破坏、螺纹滑脱破坏、 钢筋拉断破坏 3 种。当连接段长度较短时,易发生螺纹滑脱破坏,随着连接长度的增加,连接段强度薄弱点由螺纹转移至中空外壁。 不同螺纹螺距条件下存在临界连接长度使得连接段内各强度均 能得到有效发挥,从而提高锚杆连接段的整体强度。 随着螺纹螺距的增加,连接段整体受力性能得到显著改善,当螺纹螺距为1.5 mm时,螺纹抗剪强度最差,在设计时应尽量避免。 在中空外壁直径不变时,钢筋直径过大易导致连接段外壁拉断破坏,过小易导致钢筋拉断破坏,在设计时应合理匹 配钢筋直径与中空外壁直径。 随着中空外壁直径的增加,连接段破坏模式由中空外壁拉断破坏转 变为钢筋拉断破坏,但连接段性能并未得到较大改善。 对于中空外壁直径为 32 mm 的锚杆而言, 钢筋直径为 25 mm、螺纹螺距为 2 mm、连接长度为 16 mm 时,锚杆连接段抗拉性能最佳,可满足软 岩大变形隧道的使用要求。
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