0 引 言
由于地层工程性质较差，传统锚杆支护方式在软土地区的应用受到极大限制；并且锚杆杆体易出红线，钢筋（钢绞线）等杆体在地下结构完工后留置于土层中，成为邻近地下构筑物施工时的障碍物，也不利于其在用地紧张区域的推广应用。而大直径可回收锚杆的工程实践有望改善锚杆支护方式在软土地区基坑工程中的应用。大直径可回收锚杆属压力型锚杆，其杆体与锚固体之间通过套管隔离，在锚固体端部设置一承载板与杆体连接，杆体受力后，首先传递至承载板，通过承载板作用于锚固体，最后由锚固体与周边土层的摩阻力传递于周边土层[1-2]，如图1 所示。
图1 压力型锚杆传力机理示意图
Fig. 1 Structu地基沉降由什么组成re and stress mechanism of pressure-type anchor
当前对于压力型锚杆受力变形特性的研究并不少见，且以理论和模型试验研究为主，如赵明华等根据能量原理，推导了压力型锚杆的轴力与位移计算式[3]；
张永兴等为研究在软质沉积岩条件下压力型锚杆的力学性能,进行了缩尺模型排水板塑料排水板价格试验[4]；张爱民等利用无限体内一点受集中力作用的Love 位移与应力函数解，得到压力型锚杆锚固段锚固效益特性[5]；孙玉宁等通过电测试验等方法对锚端可回收锚杆锚固段力学特征进行研究[6]。
传统压力型锚杆在硬土地区应用较多，且锚固体直径多小于300 mm，而当前大直径可回收锚杆的工程应用尚处于起步阶段，对于其承载变形特性的研究较为匮乏。大直径可回收锚杆是指利用特殊施工机械，在土层中用旋喷搅拌法形成水泥土桩体，并插入钢绞线（或钢筋、型钢）等锚筋，形成直径可达300～800mm 的压力型可回收锚杆。拟通过加大锚固体直径的方式，增大锚固体与周边土层的接触面，从而达到提高其承载力的目的。
此类大直径可回收锚杆在少数工程实践中得到了应用，但对其承载变形特性的研究很少见诸报道。本文拟通过大型商业化有限元软件ABAQUS 对其受力过程进行模拟，并进行了不同长度，不同直径，及不同倾角等参数的影响分析。
1 数值分析简化模型
本文有限元模拟以某实际工程中的现场拉拔试验为对照，建立模型时参数均参考实际工程进行取值。
为简化模型便于计算，通过加权平均法将多层土简化为均质土。锚固体重度同土体，锚固体直径为500 mm，锚固段长8m，自由段长9m。由于单根锚杆拉拔试验队周边土体影响有限，因而土体范围尺寸为25 m×10m×14m。其余部分参数具体如表1 所示。
数值模拟的几何地基处理的方法有几个模型如图2 所示。
模拟分析中土体本构模型采用广义 Mohr-Coulomb 准则，接触问题采用基于直接约束的接触算法，在锚固体、锚板与土体的交界处分别设置接触面，并采用修正的滑动库仑摩擦模型。施工工况共分为4步：①平衡地应力；②施加挡墙，开挖部分土体，便于施加拉拔荷载；③施工锚杆杆体；④施加拉拔荷载，采用施加位移的加载方式。
为比较不同参数对锚杆力学特性的影响，在保证其他参数一致的情况下分别改变锚固体长度、锚固体直径与锚固体水平倾角，共建立12个模型并依照上述方式进行加载计算，结果如下。
图2 数值分析模型示意图
Fig. 2 Model of numerical analysis
2 数值模拟结果与分析
2.1 锚固体受力对周边土体的影响
初始模型施加位移荷载至极限状态时，整体变形云图与锚杆变形云图如图3 所示。
图3 极限状态时整体与锚杆变形云图
Fig. 3 Nephogram of whole model and anchor in limit state
从极限状态时，锚固体与周边土层关系可以看出，产生变形的范围基本仅限于锚固体本身，对周边土层的影响较小，受影响土层范围约在1 倍锚固体直径范围以内。从锚杆体的变形图可以看出，锚杆体将荷载通过承载板直接传递到锚固体中，锚固体底端锚板处的变形最大，达到约 30 mm ，且锚杆体的变形量由底端向顶端逐步递减，塑料排水板作用锚固体顶端的变形值极小，约为2.5 mm。
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