高预应力和围岩加载速率对高强高韧锚杆钢变形行为的影响研究

摘要

在深部地下工程中,新型金属支护材料的研发和应用越发引起人们的关注与重视。然而,关于预应力和围岩加载过程对高强高韧锚杆钢的影响规律尚不清楚,亟待进行相关研究。以具有极高地应力区的木寨岭公路隧道为工程背景,结合以物理机制为基础的晶体塑性模型,以NPR钢为例,研究高预应力和围岩加载速率对高强高韧锚杆钢塑性变形行为的影响规律。研究结果表明,围岩加载速率是影响锚杆钢材料应变量的主要因素,锚杆钢材料的最终应变量和变形弛豫均会随围岩加载速率的降低而不断增加。当围岩加载速率控制在10^(−2)MPa/s以下时,可以明显增强锚杆钢材料的大变形能力。当预应力大于600 MPa时,材料会出现明显的应变弛豫现象。当预应力增加到800 MPa以上时,材料会出现应力弛豫现象,这可能会导致锚杆的预应力损失,需要引起注意。研究结果为高强高韧锚杆钢在高地应力难支护工程上的应用提供理论依据和技术指导。