预紧力增强锚固体强度：模拟实验揭示的关键发现

锚杆预紧力在巷道支护中起着关键作用，特别是在稳定岩体结构和防止巷道变形方面。本文的研究旨在深入理解锚杆预紧力如何影响锚固体（锚杆与岩石或结构之间的连接部分）的强度强化特性。研究者采用砂蜡材料制作了预紧力锚杆和平面应变约束装置，构建了锚固分离体模型，在RMT-150C实验机上进行了一系列实验。 实验结果显示，锚固体的峰值强度（即最大承载能力）以及残余强度（即破坏后的强度残留）与岩体强度和锚杆预紧力呈正相关。当岩体强度保持不变时，随着锚杆预紧力的增加，锚固体的强化系数会逐步提升。这表明预紧力对锚固体在峰值后的残余强度的增强效果超过了对峰值强度的影响。换句话说，预紧力可以显著提高锚固系统的持久性。 锚固体的应变-应力关系揭示了锚杆受力的过程：在锚固体屈服之前，锚杆的受力增长较为缓慢，这是由于锚固过程中的稳定加载；一旦达到屈服点，锚杆受力急剧增加，表现出强烈的承载能力；随后的软化阶段，锚杆受力逐渐增强，反映了锚固材料的塑性变形；而在摩擦阶段，锚杆受力则呈现出调整和下降的趋势，反映了摩擦阻力的作用。 研究还发现，当预紧力保持恒定时，岩体强度较高的区域，锚杆受力的增加幅度相对较小，预紧力较大的锚杆在同样的岩体条件下，其受力增幅也相对较小。这意味着预紧力的效果在不同岩性中有所不同，对于软弱岩层，预紧力锚杆的作用更为明显，因为它能更有效地抵抗岩层破坏带来的承载能力损失。 通过现场实践，研究者证实了提高锚杆预紧力对于控制围岩变形的有效性。这不仅有助于增强巷道稳定性，还可以减少因围岩不稳定引发的安全隐患。因此，锚杆预紧力优化策略是巷道支护设计中不可忽视的重要参数，它直接影响到工程的稳定性和经济性。这项研究为锚杆技术在实际工程中的应用提供了重要的理论依据。