岩石锚杆锚固节理化岩体产生的楔形效应

1 引言

在《岩石锚固的机理(Physical Mechanisms of Rock Bolting)》一文中提及过岩石锚杆的楔性效应。本文简要描述这种锚固机制的工作原理，着重描述加拿大多伦多大学(University of Toronto)岩石工程组和达尔豪斯大学(Dalhousie University)采矿工程系进行的相似材料试验。

2 锚固楔形效应

楔型效应的基本工作原理是：岩石或岩石楔形体被锚固在一起，从而产生摩擦和互锁作用。

如上图所示，在红**域内的岩体会产生一个压缩区，从而对该区域的岩体进行有效的加固。为了实现这种加固，必须满足以下条件：

(1) 岩石锚杆间距s小于平均岩块直径a的3倍；

(2) 锚固长度L为2倍的锚杆间距。

3 试验过程

最初的试验是Dr. Hoek在多伦多大学任教时为研究生课程设计的。

(1) 准备一个空的框架

(2) 准备螺栓之类的构件用来模拟锚杆

(3) 准备颗粒尺寸均匀的碎石用来模拟岩体

(4) 为空的框架安装暂时的底板，不安装底板没法放入碎石。

(5) 在底板上按照一定间距钻孔，然后安装锚杆。

(6) 在框架内装入碎石，并且进行夯实。

(7) 用垫圈和螺母固定螺栓。

(8) 把底板抽掉，改变不同的螺栓间距即可观察到锚固岩石的变化情况。 

下面的视频演示了整个试验过程。这是Rocscience的Dr. Andrew Corkum为Dalhousie University采矿工程系授课时的课程设计project. 其试验过程与Dr. Hoek的试验过程基本一样。

4 参考文献

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