高应力隧道预应力梯度增阻让压锚杆(索)支护性能试验研究

摘要

随着地下工程建设深度增大，地应力逐渐增加，由深部不良地质区域围岩应力集中和能量快速积聚等原因引发的围岩大变形和工程失稳越来越多。普通让压锚杆(索)让压量有限，难以适应高应力大变形围岩的让压吸能要求，极易发生破断；而高位恒阻让压支护结构虽然能实现大变形让压，但其初始让压敏感性较低，变形响应迟缓。本研究提出锚杆(索)协同的预应力梯度增阻让压支护方法，利用多级让压启动载荷构件组合，实现“低位-中位-高位”梯度增阻的高效让压。通过理论分析、数值模拟和工程应用，对比不同让压构件的让压效果和应力变化趋势，研究梯度增阻让压构件的力学特性。结果表明，不同尺寸的单泡让压构件在启动荷载和终止荷载上存在显著差异。在正交试验中各影响因素对让压构件性能的敏感性排序为：厚度>内径>高度>外径与中鼓直径比。对比发现，梯度增阻让压构件比恒阻让压构件具有更显著的让压效果和更均匀的应力变化趋势，展现出多级动态响应特性，避免了应力集中和构件响应迟钝的问题。该方法在塘达屯隧道试验段的应用效果显著，改善了围岩支护效果。

关键词

梯度增阻让压 / 高应力围岩 / 预应力 / 让压启动载荷 / 动态力学性能