1、锚杆支护的概念。

 

　　一般浇筑混凝土属于刚度支护结构，锚杆支护则属于柔性大的非线性变刚度的支护结构，常称为柔性支护，其余支护结构则介于两者之间。

 

　　刚性大的支护结构，其位移较小而支护抗力较大，即承受的压力较大。柔性大的支护结构，其位移较大而支护抗力较小，即承受的压力较小。过早地用刚度过大的支护来稳定围岩显然是不经济的，同时过大的支护抗力超过了支护本身的承载能力，支护仍将被破坏而失去支护作用。

 

　　所以井巷支护，要求施工初期尽早地进行支护，但又要具有一定的柔性，使之与围岩二起有控制的变形，调整围岩的应力，达成稳定的平衡，而锚杆支护正好具备这一重要特性。

 

　　锚杆支护结构，需要解决围岩与支护共同作用中的一系列矛盾。如积蓄围岩中的变形能，既要调整又要释放。既允许一定的变形位移以释放部分能量，调整围岩应力的重新分布，又不能位移过大，以防止有害的松动位移。保持围岩的二次强度。既要及时支护保护围岩强度防止松弛破坏，又要避免太早支护所产生的过大的支护抗力，更不能过晚支护产生松动破坏，导致巷道失稳。既要使支护有足够的强度，又不能使刚度过大。

 

　　锚杆支护具有柔性特点，因其柔性使之与围岩共同作用，共同变形又限制变形，减小变形增长的速度。实践和理论都表明，锚杆是在合适的锚固力和锚杆密度所控制下的围岩锚固体，能形成整体性的锚固压缩带，它本身就是具有较大支护抗力和较大可塑性的支护结构，这一结构具有良好的调整和控制围岩位移、压力的作用。

 

　　支护的柔性越大，释放和转移到深部围岩上的能量就越大；支护承受的能量则越小也越经济。但支护有较大柔性的同时，还必须有足够的支护抗力，这一支护抗力必须大于围岩的最小支护抗力（围岩发生松动破坏产生的最小松动压力）。否则不能达到稳定围岩的目的，围岩将继续变形位移和失稳。

 

　　锚杆支护提供及时、合适的支护抗力，使围岩由双向应力状态转化为三向应力状态，提高并加固了围岩强度，增强了围岩的稳定性和自承能力，通过有控制的变形、位移和一定范围的塑性区，调整围岩应力分布和支护抗力的大小，从而达到支护的技术经济合理性。

 

 

　　关于锚杆维护巷道的作用机理，目前主要有以下5种理论。

 

　　（1）加固拱作用。对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。

 

　　通过光弹性试验，证实了加固拱的形成。在弹性体上安装具有预张应力的锚杆后，在弹性体内便形成以锚头和紧固端为顶点的锥形体压缩区，如图5-15a。所示。可以推断，若将锚杆沿巷道周边按适当间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠连接，在围岩中便形成一个厚度为6的均匀连续压缩带，如图5—15b所示，它不仅能保持自身的稳定，而且能阻止上部围岩的松动和变形。挤压加固拱的形成关键在于对锚杆施加预张应力；锚杆预应力的作用一方面在锥体压缩区内产生压应力，从而增大了岩块之间的内聚力（黏结力），提高了岩体强度；另一方面使压缩带内的岩石处于三向受压状态，使岩体强度得到提高。

 

　　锚杆支柱的上述作用，并非各自孤立存在，往往是同时并存、互为补充只不过在不同条件下某种支护作用占主导地位罢了。例如，在拱形巷道中用锚杆加固围岩，加固拱的作用是主要的；而在支护平层状的巷道中，就是以组合梁的作用为主了。