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摘要
研究目的:由于隧道锚围岩的岩石力学问题相当复杂，目前国内外关于隧道锚抗拔机制研究主要以数值分析和模型试验为主，理论研究较为欠缺。本文通过研究极限荷载作用下隧道锚围岩的破坏模式，建立锚塞体-围岩复合体的极限抗拔力学模型，根据极限平衡原理，推导得出考虑锚塞体楔形效应的隧道锚极限抗拔承载力表达式，并通过与已建隧道锚的现场模型试验和数值计算结果对比，验证其准确有效性，以期为隧道锚的安全设计提供理论支持。研究结论:(1)隧道锚的极限抗拔承载力主要与锚塞体的楔形几何特征以及围岩的抗剪强度相关；(2)锚塞体-围岩复合破坏模式下，隧道锚的极限抗拔承载力主要受锚塞体长度、埋深、楔形底角、埋设角、围岩内摩擦角和黏聚力的影响，其中50°～60°是锚塞体的最佳埋设角，隧道锚的极限抗拔承载力随锚塞体长度的增加而显著增加；(3)本文提出的隧道锚极限抗拔承载力表达式同时考虑了锚塞体-围岩的界面摩擦和楔形塞体挤压围岩产生的巨大抗拔力，工程力学意义明确，可较为准确便捷地估算出隧道锚的设计安全储备。
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单位中铁第四勘察设计院集团公司
