岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2): 581-594.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0138CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0138

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软岩刚度条件下锚固系统受拉力学响应及破坏机制研究

张强强1, 2,张传庆1, 2,崔强3,向天兵4,王超4,叶金萍1, 2,朱训国5   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程安全全国重点实验室,湖北 武汉 430071;2. 中国科学院大学,北京 100049; 3. 中国电力科学研究院有限公司,北京 102401;4. 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司,云南 昆明 650051; 5. 大连大学 建筑工程学院,辽宁 大连 116622
  • 收稿日期:2025-02-11 接受日期:2025-07-11 出版日期:2026-02-10 发布日期:2026-02-05
  • 通讯作者: 张传庆,男,1977年生,博士,研究员,主要从事深部岩体破裂变形描述、监测与支护控制方面的研究工作。E-mail:cqzhang@whrsm.ac.cn
  • 作者简介:张强强,男,1996年生,硕士研究生,主要从事锚固力学性能与作用机制的研究工作。E-mail:zhangqiangqiang22@mails.ucas.ac.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 52279116)。

Mechanical responses and failure mechanisms of anchorage systems under pullout load in soft rock stiffness conditions

ZHANG Qiang-qiang1, 2, ZHANG Chuan-qing1, 2, CUI Qiang3, XIANG Tian-bing4, WANG Chao4, YE Jin-ping1, 2, ZHU Xun-guo5   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Safety, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. State Grid Electric Power Engineering Research Institute Co., Ltd., Beijing 102401, China; 4. Power China Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming, Yunnan 650051, China; 5. School of Architectural Engineering, Dalian University, Dalian, Liaoning 116622, China
  • Received:2025-02-11 Accepted:2025-07-11 Online:2026-02-10 Published:2026-02-05
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52279116).

摘要: 锚固系统的抗拉拔性能是评估其岩体加固效果的关键指标。然而,作为应用最广泛的研究方法,现有拉拔试验在模拟实际岩体刚度、揭示径向力学响应及分析破坏模式等方面仍存在不足。为解决这些问题,设计了铝套筒与岩石组合体以模拟软岩环境,并开展了软岩环境刚度下锚固系统的拉拔试验。试验结果表明:在软岩环境中,锚固系统的破坏模式主要分为岩石胀裂型破坏和岩石未裂型破坏,其拉拔荷载曲线分别呈现峰后骤降型和峰后缓降型特征;径向应力与破坏模式之间存在显著关联性,岩石胀裂型破坏的径向应力峰值分布在4~10 MPa区间,而岩石未裂型破坏的径向应力峰值则为2~4 MPa;此外,锚固长度对峰值荷载的影响最为显著,而锚固长度和砂浆强度则是影响锚固系统破坏模式的主要因素。

关键词: 软岩, 锚固系统, 围岩刚度, 破坏特征, 力学响应

Abstract: The pullout performance of the anchorage system is a key indicator for assessing the effectiveness of rock mass reinforcement. However, existing pullout tests, though widely used, fail to accurately simulate the stiffness of the actual rock mass, reveal the radial mechanical response, and analyze failure modes. To address these issues, this study designed a combination of aluminum sleeves and rock to simulate a soft rock environment and conducted pullout tests on the anchorage system under the stiffness conditions of a soft rock environment. Results indicate two dominant failure modes in a soft-rock environment: rock-splitting failure and unsplit failure, with the corresponding pullout curves showing post-peak sharp drop and post-peak gradual drop, respectively. A significant correlation exists between radial stress and failure mode: peak radial stress ranges from 4 MPa to 10 MPa for rock-splitting failure and 2 MPa to 4 MPa for unsplit failure. Moreover, the anchorage length has the most significant impact on the peak load, while the anchorage length and grout strength are the main factors affecting the failure mode of the anchorage system.

Key words: soft rock, anchorage system, surrounding rock stiffness, failure characteristics, mechanical response

中图分类号: TU 458
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