摘要：通过对目前锚杆荷载传递机理、不同地质模型锚固效果、支护机理、锚杆耐久性及商品化问题进行归纳总结，分析表明：在裂隙发育中硬岩和硬岩中，主要是抑制与裂隙面平行或者直角方向相对位移；在软岩和土砂围岩中，主要是控制隧道壁面径向位移和围岩内部相对位移。支护机理至今仍然不能进行定量解释和正确评价，如何提高锚杆加固的效果等方面需加强研究。这些成果将为我国今后隧道锚杆设计和施工提供理论依据。
锚杆作为新奥法隧道建设中主要的支护构件，已在隧道工程中广泛应用。工程试验远远超过其理论研究，有许多工程实绩，但其支护效果和支护机理至今仍然还不能进行定量的解释和正确评价。
1锚杆荷载传递机理
1.1理论方面
谷拴成、崔希鹏研究锚杆在混凝土中荷载传递规律，得出增大锚杆的直径比锚固长度来提高锚杆荷载有更好的效果；许锡宾、刘涛、褚广辉研究锚固段前端应力集中现象，锚杆弹模与岩体剪切模量比值越小，越有利于锚固段应力均匀分布；张振宇比较了双曲函数模型、基于Mindlin解、基于抗拔作用的三种力学模型各自适应性，并给出设计要点；
1.2试验方面
吴曙光、张永兴、康明通过压力型和拉力型锚杆，分析其受力机制，认为压力型锚杆承载能力和变形性能均优于拉力型锚杆；张选利、王威强、王永岩研究了新型柔性注压锚杆强度条件及拉拔荷载；曾华明、李祺、岳向红研究了砂浆锚固岩石锚杆在张拉荷载下的轴向应力和剪应力分布规律；刘曙光、贾金青、郑卫锋进行了拉力型锚杆现场抗拔力试验，分析影响拉力型锚杆极限承载力主要因素：李义、高国付、赵阳升通过隧道无损监测技术，研究了围岩变形和锚杆工作荷载二者的对应关系。
2不同地质模型锚固效果分析
2.1硬岩
围岩强度比大、隧道周边围岩没有塑性化的情况，不需要内压效果。同时，硬岩的岩石本身的强度是充分的，隧道的稳定通常是由裂隙等力学上不连续面所控制，因此，锚杆以保持岩块和控制岩块移动，使围岩成为一体，主要是抑制与裂隙面平行或者直角方向的相对位移，促进平衡拱的形成。
2.2软岩
在围岩强度比小的软岩中，隧道周边围岩发生塑性化，需以内压效果和形成平衡拱效果为主，主要是控制隧道壁面径向位移和围岩内部相对位移。围岩采用完全弹塑性体假定进行解析时，因内压的存在而使塑性区域和壁面位移减少。但如要使塑性区不发生，则在开挖初期需要很大的支护能力。因此必须与其他支护手段，如喷混凝土等配合使用。
2.3土砂围岩
在埋深小的土砂围岩中，喷混凝土是有效果的，根据过去的量测结果，拱顶附近的锚杆几乎不受拉力而只发生压力的情况时有发生。因此，在这种场合，锚杆的使用，主要是加强拱脚附近和防止掌子面的崩塌为主。
3锚杆支护机理
3.1悬吊理论
所谓“悬吊”作用是指为防止个别围岩掉落或滑落，用锚杆将其同稳定围岩联结起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体。
3.2围岩强度强化理论
在软土或松沙中，其强度小，锚杆相当于加固围岩的粘聚力和摩擦角，对围岩进行改良，综合提高其物性参数。
3.3支撑围岩
锚杆能限制约束隧道洞壁径向变形，杆体向围岩施加拉拔力，使得开挖后处于二维应力状态转向三维受力状态，使得地最大应力差(即剪应力)减小，从而提高隧道稳定性。
3.4组合拱理论
锚杆能把数层层状岩体串连在一起，增大层间摩阻力，从而减小层间剪切错动，相当于增强了节理剪切刚度，抑制层状岩质隧道的剪切滑移，最终增强围岩稳定性。
总之，要发挥支护效果的围岩，必须满足
(1)在节理裂隙发育的层状围岩中，锚杆要横切不连续面改置，抑制其发生剪切滑移；
(2)锚杆和围岩间要有适当的锚固力，防治其发生脱落、滑移；
(3)在连续性介质，如软岩或土砂中，在设置锚杆的范围内，并且带有注浆性质，提高其剪切强度。
4锚杆耐久性
4.1各国锚杆耐久性标准
目前国际上锚杆耐用年限还没有统一标准，在欧洲，特别是北欧，与我们不同，锚杆和喷混凝土都是作为永久支护使用，多数场合都不做二次衬砌。例如挪威采用中空锚杆和胀圈式锚头相结合及在镀铅层上再涂聚酯粉体的双层涂装构造的锚杆，1983年建成第一座海底隧道。1987年提出CombiCoat(镀铅+环氧树脂粉体涂层)1992年完成CT锚杆系统，投入市场，目前已经有几十座海底公路隧道使用这种锚杆。目前规格中，永久锚杆一般是用树脂或水泥浆完全包住。
4.2锚杆变异及对策
(1)锚杆变异。随着净空位移的增大，一般发生垫板的褶曲、小变形：垫板的大变形、陷入；锚杆螺纹部或材料部分折断。其主要是附着力不足主要表现在：因围岩的强度不够，与锚固材料之间发生滑动；因锚固材料的灌注量不足、流出，产生未填充部分。
(2)对应措施。属于围岩原因时，探讨扩大钻孔直径、加大附着面积等对策：属于锚固材料原因时，要再次确认灌注量，提高锚固材料的附着力，不使用水泥类而改用树脂类的锚固利料，或者采用摩擦型锚杆。
5锚杆商品化问题
我们在锚杆施工中，最大的问题是锚杆的商品化问题。可以说，在许多国家，锚杆已经是一种商品。只要选择合适，拿过来用就可以了。
而我国的锚杆，尤其是大规模交通建设局部，绝大多数是就地用钢筋自制的。质量得不到保证、施工工艺也不规范。锚杆支护效果得不到充分发挥，成为一种面子工程，甚至长锚杆短打。当然，也有一些商品化的锚杆开始工厂化的生产。但还没有完全得到业主、设计和施工人员的认可。原因之一，就是商品锚杆的成本高。因此，大力降低锚杆制造成本，提高商品化速度，彻底改变锚杆施工的现状，对于提高我国整体隧道使用寿命是必要的。
6结束语
锚杆作用机理随着所处环境不同，表现形式多样，且作用效果影响因素较多。在裂隙发育的中硬岩和硬岩中，主要是抑制与裂隙面平行或者直角方向的相对位移：在软岩和土砂围岩中，主要是控制隧道壁面径向位移和围岩内部相对位移。因此，要作好锚杆支护工作，笔者认为需要进行以下几方面的工作：
在不同地质模型下，锚杆与围岩相互作用模式如何：锚杆在隧道支护体系中到底发挥怎样的作用：随地层条件变化其适应性及效果如何；承担多少荷载；与喷砼及钢架如何联合工作：如何提高锚杆加固的效果及提高其耐久性方面等还不十分清晰。
总之，目前锚杆设计还处于半经验、半理论和工程类比阶段，其原因主要是对复杂地质条件下的隧道围岩稳定性缺乏系统的理论研究，尤其对锚杆的作用认识不足，设计时偏于安全考虑致使工程措施越来越保守，投资难以有效控制，仍然是需要进一步深入研究的内容。
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