充气膨胀控制锚杆是一种新型摩擦型锚杆,它是在最初充气锚杆原型的基础上进行开发与研制而成。最终的充气膨胀控制锚杆由挤土钢片、橡胶气囊、传力拉筋以及控制管线组成,它的工作原理主要是通过橡胶气囊充气膨胀给挤土钢片施加压力,使挤土钢片与外围土体接触挤压,通过挤土钢片与土体间的接触摩擦产生锚固能力。充气膨胀控制锚杆解决了现有充气锚杆承载力小、气囊易爆破、无法在实际工程中应用等缺点,且与目前应用最多的传统注浆锚杆相比,其具有绿色环保(免注浆)、承载力大、性能稳定、锚固力可监测调控、可完全回收、具有较大的残余强度等优点。因此,充气膨胀控制锚杆在未来的实际工程应用中将具有广阔的应用前景。充气膨胀控制锚杆作为一种摩擦型锚杆,挤土钢片与外围土体的摩阻力作为该锚杆抗拔承载力的一个重要组成部分,影响其摩阻力的因素有许多,其中挤土钢片-土体接触面是一个重要因素。目前的充气膨胀控制锚杆在计算其极限抗拔承载力时,挤土钢片与土体接触面的影响没有相关规定,挤土钢片与土体间摩擦系数的影响因素也较多。因此,本文针对充气膨胀控制锚杆在研制过程中对挤土钢片研究中存在的不足,进行了如下几个方面的研究:(1)首先从充气膨胀控制锚杆的结构出发,分析其受力原理,针对挤土钢片的厚度及其表面与土体的接触面,从挤土钢片的厚度、表面纹理以及表面粗糙程度等方面做了详细的分析。最后从挤土钢片特性出发分析其与土体接触摩擦的状态,提出几种不同类型的挤土钢片并加工制作。(2)根据不同挤土钢片类型分为7个试验组,并在现场粉质黏土中进行锚杆拉拔试验,得出了如下结论:增加挤土钢片厚度可提高其刚度,使气囊膨胀时钢片不易产生弯曲变形,从而提高其抗拔承载力;在挤土钢片表面加工锯齿螺纹,增大了钢片与土体的接触面积从而增大其抗拔承载力;在挤土钢片外表面使用环氧树脂黏贴砂粒后,增大了钢片与土体的摩擦系数,从而增加其抗拔承载力。(3)通过试验数据,得到不同挤土钢片特性下充气膨胀控制锚杆的拉拔力-位移曲线,得出该锚杆在不同充气压力下的变化规律,即充气膨胀控制锚杆在达到极限抗拔承载力之前处于弹性阶段,拉拔力-位移具有一定的线性关系;在达到极限抗拔承载力之后,锚杆并没有迅速失效破坏,其仍具有较强的锚固能力,即充气膨胀控制锚杆具有较高的残余强度。(4)建立充气膨胀控制锚杆的简化力学模型,将锚杆膨胀扩张后的形状简化为椭圆柱体,利用球孔扩张理论,推导出在不同挤土钢片类型下锚杆的锚固力计算公式。同时将理论计算值与试验数据进行对比分析,验证公式的准确性,并通过分析不同挤土钢片的抗拔性能,对该锚杆在实际工程中的应用提出一些建议。