ABAQUS预应力扩大头锚杆轴力空时域分布有限元分析(7)
扩大头端周土体破坏：当锚杆杆体强度和杆体与扩大头之间的握裹力足够大时，将发生扩大头受压端周围土体的破坏。
2.4.3 预应力扩大头锚杆的受力过程
上述3种破坏形式中，前两种形式可以比较简单地通过选择合理的结构参数来避免，这里仅讨论第3种。以一包括有普通锚固段和圆柱状扩大头锚固段的扩大头锚杆为对象进行讨论，其力学过程分为3个阶段。
第一阶段：静止土压力阶段。锚杆外荷拉力较小时，普通锚固段和扩大头段侧壁受摩阻力，扩大头前端面受静止土压力。此阶段锚杆的位移较小，锚杆受力变形性能由锚固段的摩阻决定。
第二阶段：过渡阶段。扩大头侧阻达到静摩阻峰值以后，若锚杆外荷拉力继续增大，扩大头将开始向前明显位移，扩大头前端面压力增大，扩大头端前土体开始产生局部塑性区。如果锚杆外荷拉力持续增大，土体塑性区范围将扩大并连通形成一个整体。在此阶段之前，锚杆的受力变形性能由锚固段的摩阻决定。之后，将由扩大头端前土体的压缩性能决定。由于土体的压缩变形比摩阻变形大，此阶段的一个重要特征就是在拉力．位移曲线上出现一个拐点，拐点之后的曲线斜率变小，位移增大，这个拐点可以称为“端压拐点”。
第三阶段：塑性区压密一扩张阶段。在端压拐点之后，锚杆外荷拉力继续增大，扩大头向前发生较大位移，塑性区土体受外围土体围压约束，在扩大头的压迫下得到压缩，并进行应力状态和塑性区范围的调整。当扩大头埋深较大，随锚杆外荷拉力的增加，土体不断被压密，压密后的土体提供给扩大头的抗力随之增加，锚杆位移趋于收敛稳定。这个过程是复杂的。对于砂土，可以参考三轴压缩试验的一些结论。围压较大时， 随着轴向压力的增加和轴向变形的增大，土体被不断压密。当围压大于土体初始密度所对应的临界压力时，土体达到全塑状态后将发生剪缩，直至其密度被压缩到与围压值相对应的临界密度。此时，如果锚杆外荷拉力再进一步增加，塑性区土体将发生剪胀，塑性区范围扩张，进入新一轮的塑性区范围和应力分布状态的调整过程。如果扩大头埋深足够大或者塑性区外围存在较硬土层，塑性区调整后可获得更大一级的围压，使塑性区土体被压密到与这个围压相对应的更大一级的临界密度，提供给扩大头更大一级的抗力，使锚杆获得更大一级的抗拔力，锚杆位移趋于新的收敛稳定状态。此阶段锚杆的位移特征是：拐点后土体将进入塑性区压密一扩张阶段； 由于扩大头向前位移对土体有压密强化作用，表现在循环加荷试验中，即在同一外荷拉力增量级别因前一循环对土体的压密作用使其刚度增大，后一循环的位移减小，位移
曲线斜率增大。
2.5 预应力扩大头锚杆的工程应用
早期喷锚支护采用的锚杆，一般是钢筋筋体和内注砂浆，即沿筋体全长注浆的砂浆锚杆。受钢筋材料强度的限制，当时喷锚支护的技术优势仅体现在处理浅层或是浅深层的地层滑移上。现在，除了应用普通的Ⅱ级钢作为筋体材料外，Ⅲ级﹑Ⅳ级碳素钢丝﹑高强钢绞线都能成为锚杆筋体，这样使锚杆的抗拉能力增加。预应力扩大头锚杆技术已经广泛应用于控制大体积岩土的深层滑移，它的工程应用实例有丰满大坝坝基处理﹑漫湾和天生桥水电站高边坡治理﹑长江链子岩五万方滑移山体治理等。
将由桥梁和工业建筑结构发展起来的预应力技术应用于锚固技术中，是锚固技术的一项重大进步。在锚固技术中引入预应力技术具有以下条件：首先由于在锚杆中采用高强精轧螺纹钢或钢绞线作为筋体材料，这些材料具有强度高的特点，精轧螺纹钢的强度可达到900 ，钢绞线的强度依次可达到1570 ﹑1770 ﹑1860 和2000 等级别；再者是这些材料的强度能够满足施加预应力所要求的端头锚固方式的施工条件，最重要的一个条件是这些材料的低松弛性能够减少使用期内的预应力损失，使永久预应力锚固成为可能。预应力锚固除了能够对滑移体提供锚固力外，还能够通过调节预应力值来控制滑移体应变。
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