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摘要
采用全长锚固锚杆对巷道支护时，高应力软岩的连续变形引起锚杆内力分布产生复杂变化。为探究全长锚固锚杆承载特征，特别是杆体由正常承载到临界及脱黏承载时的力学特性演化规律，以巷道开挖面空间效应下的围岩二次释放位移为基础，考虑围岩塑性阶段的强度软化和体积扩容特征，建立锚杆–围岩在正常支护、临界支护和滑移脱黏3种典型工况下的相互作用模型，推导出锚杆轴力与锚固界面剪应力沿杆长分布的解析解，并系统地分析滞后支护距离(支护时机)、扩容系数、锚杆长度、残余剪切强度、托盘反力等对杆体内力分布规律的影响。研究结果表明：(1)在正常支护工况下，锚杆内力分布符合中性点理论。锚杆轴力由孔口沿杆体快速上升，在中性点处达到峰值后向着孔底呈现指数衰减特征，锚固界面剪应力在孔口至中性点部分由最大值快速衰减至0，之后沿杆体先增大后减小，中性点两侧的剪应力方向相反。锚杆轴力和锚固界面剪应力均随着滞后支护距离的增加而减小，随着扩容系数、锚杆长度的增加而增大。(2)在支护临界工况下，锚杆中性点移动至孔口，轴力在孔口处达到最大，并沿杆体向孔底方向快速衰减为0；锚固界面剪应力呈“拱形”分布，杆体两端剪应力为0，方向指向孔底，对围岩产生明显的压应力作用。在较软弱围岩条件下，较早支护时机和较大锚杆长度均有利于快速提高锚杆锚固力，但杆体易在孔口附近发生破断。(3)在滑移脱黏工况下，锚杆孔口处的脱黏范围与扩容系数、锚杆长度呈正相关，与残余剪切强度呈负相关。随着滑移脱黏范围增加，中性点向孔底侧偏移，锚固界面剪应力分布演化为“双峰”曲线，轴力集中程度显著降低，对围岩的有效压应力作用减小；锚固界面滑移脱黏导致杆体的载荷传递能力极大减弱，锚杆锚固能力难以有效发挥，通过施加托盘可使锚固界面上产生开裂的应力及时转移至托盘上，从而有效抑制滑移脱黏现象。
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