锚杆承载机理：拉拔力、剪应力和摩擦力的关系

锚杆主要承受拉拔力和剪应力。

当锚杆受力时，拉力首先通过拉杆四周的砂浆或细石混凝土之间的粘结力传递到锚固段中，再通过锚固段与钻孔孔壁的摩阻力传递到锚固岩土层中。

图9.2.1 锚杆构造

锚杆锚固段中，锚杆杆体与水泥浆体之间的黏结力包括如下三个方面。

1.粘着力

由于锚杆杆体表面与浆体之间的物理粘结产生粘着力。当两种材料发生剪切作用时，粘结力就构成了最基本抗力；当锚固段发生位移时，此抗力即消失。

2.机械咬合力

由于锚杆杆体表面螺纹、肋节和锈蚀凹坑的存在，在浆体与杆体接触面上发生机械咬合作用，产生机械咬合力。

3.摩擦力

锚杆杆体与浆体之间存在摩擦力，其大小与接触面之间的粗糙度和二者间的压力、运动趋势为函数关系。锚杆试验和理论计算结果表明，随着锚杆轴向载荷的增加，沿着锚杆长度方向，杆体与浆体粘结应力峰值，以类似于摩擦桩的方式由锚孔端部向锚固段底部移动（图9.2.2）。

图9.2.2 不同加载等级下岩石锚杆粘结力变化(www.xing528.com)

岩石锚杆基础有两种基本形式：一是间接锚杆（图9.2.3a），一般是柱下做承台，基础下再设置锚杆，锚杆上的基础部分也称为承台；二是直接锚杆（图9.2.3b），去掉承台，柱脚的地脚螺栓直接锚固于岩石地基。

根据锚孔注浆压力的大小，岩石锚杆还可以分为以下几种形式。

（1）重力注浆锚杆（图9.2.4a）浆体不加压直接或通过导管注入锚孔内，常用于未风化或微风化的岩体中。

（2）低压注浆锚杆（图9.2.4b）安装时进行压力注浆（0.4～1.0MPa），一般注浆压力要超过地基的自重应力。浆液在压力作用下缓慢渗入孔壁的裂隙中，能有效增加锚固体的有效直径，在软弱、裂隙发育的岩体中最为常见。

（3）高压注浆锚杆（图9.2.4c）采用高压注浆（2.0～8.0MPa）的方式使孔壁裂隙向深部扩展，浆液随之渗入范围更大，显著提高锚固体的有效直径，提高岩石与浆体之间的粘结强度。

图9.2.3 岩石锚杆基础分类

a）间接锚杆 b）直接锚杆

图9.2.4 岩石锚杆按注浆压力分类

a）重力注浆锚杆 b）低压注浆锚杆 c）高压注浆锚杆