有无锚杆锚固对节理岩体剪切试验的对比分析

不同节理倾角加锚情况对其剪切强度的影响如图3.17所示。从图中能够分析得出:

①倾角从0°增长到30°时的节理试件剪切强度变化比较平缓,而由30°到45°时的强度变化相对较大,且30°和60°的剪切强度值相近。

图3.17　加锚前后试件剪切强度对比

②不管有没有锚杆的锚固作用,倾角为45°的节理试件的剪切强度都是最大的,倾角为0°的节理试件的剪切强度都是最小的。

③当节理倾角为0°时,加锚前剪切强度为1.445 MPa,加锚后剪切强度为2.204 MPa,增加了52.53%;当节理倾角为30°时,加锚前剪切强度为1.742 MPa,加锚后剪切强度为2.301 MPa,增加了32.09%;当节理倾角为45°时,加锚前剪切强度为2.121 MPa,加锚后剪切强度为2.613 MPa,增加了23.20%;当节理倾角为60°时,加锚前剪切强度为1.879 MPa,加锚后剪切强度为2.416 MPa,增加了28.58%。

④锚杆锚固的节理试件比相同角度情况下的无锚节理试件的剪切强度均有所提高,倾角为0°的节理试件在加锚后的剪切强度甚至超过了所有未加锚节理试件的强度,说明在不利的受力状态下,只要锚固得当,锚固效果将更加显著。因此,可以看出,锚杆在加固节理、延长节理试件寿命方面起着重要作用,提高块状试件的剪切强度作用明显。

前文中将有无锚杆锚固的节理试件剪切力学特性分别进行相应分析,得出了节理试件的剪切强度随着节理倾角变化的演化规律。而本节主要进行无锚杆锚固、普通锚杆锚固节理试件的剪切力学特性的对比分析。将有无锚杆锚固的节理试件的剪切力学特性的试验数据统计后绘制图3.18和图3.19(图中无锚杆锚固时仅有一个剪切强度峰值,因此,两幅图中无锚杆锚固的柱状图比其他两种工况下的少一半)。(www.xing528.com)

图3.18　有无锚杆锚固的节理试件的峰值强度

图3.19　有无锚杆锚固的节理试件的峰值位移

通过对图中试验数据进行对比分析可以得出:

①无锚杆锚固的节理试件剪切应力-位移曲线仅有一个峰值,而有锚杆锚固的节理试件曲线出现两个峰值。其原因在于加锚试件在节理面破坏之后,锚杆主要抵抗剪切作用,使加锚节理试件的剪切强度有所攀升。

②加锚节理试件的剪切强度均大于无锚节理试件,甚至大部分的加锚节理试件的首次峰值也大于无锚节理试件;加锚节理试件的首次峰值位移均呈现减小趋势,加锚试件节理面刚度明显增大,即较小的剪切位移需要施加较大的剪切力,而其出现的二次峰值强度以及位移都有大幅增长现象。其原因在于锚杆在剪切试验开始阶段已经在发挥抗剪作用,而节理面破坏后锚杆承担起主要抗剪任务,锚杆对节理面抗剪性能的增强,使锚杆锚固节理试件的破坏特性由“脆性”转变为“塑性”,从而提高了试件的稳定性和安全性。