受拉全长黏结式锚杆剪切应力弹性解析解及其应用 被引量：1

1

作者 李鑫 《山西交通科技》 2023年第2期82-85,共4页

面对锚杆-围岩锚固界面剪切应力分布研究不够精确,制约锚杆设计施工水平提高的现状,基于半无限弹性空间体的Mindlin位移解,导出了拉拔荷载作用下全长黏结式锚杆锚固界面剪切应力沿杆长分布的近似弹性解析解,并求得了最大剪切应力的数值... 面对锚杆-围岩锚固界面剪切应力分布研究不够精确,制约锚杆设计施工水平提高的现状,基于半无限弹性空间体的Mindlin位移解,导出了拉拔荷载作用下全长黏结式锚杆锚固界面剪切应力沿杆长分布的近似弹性解析解,并求得了最大剪切应力的数值和分布位置,给出锚杆杆长的建议值和增强局部剪切力的建议。结论适用于较硬围岩中较长锚杆在较小荷载作用下的剪切应力分析,可为岩体锚固设计提供借鉴,提高锚杆设计施工的安全性和经济性。 展开更多

关键词 全长黏结式锚杆 MINDLIN位移解 锚固界面 剪切应力解析解 最大剪切应力

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考虑开挖面效应的黏结式锚杆锚固效应分析

2

作者 崔岚 廖哲贤 +2 位作者 董友扣 杨文钰 周亮梅 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2023年第11期146-156,共11页

【目的】为简化计算,在针对全长黏结式锚杆-围岩支护相互作用方面的理论研究中,通常将围岩视为弹性体、将杆体视为刚性、或将锚杆与砂浆界面接触视为刚性,与实际不相符。【方法】针对于此,根据力学假定提出锚杆-围岩分层简化力学模型,... 【目的】为简化计算,在针对全长黏结式锚杆-围岩支护相互作用方面的理论研究中,通常将围岩视为弹性体、将杆体视为刚性、或将锚杆与砂浆界面接触视为刚性,与实际不相符。【方法】针对于此,根据力学假定提出锚杆-围岩分层简化力学模型,基于岩体屈服准则与流动法则,采用应力平衡与位移协调方程,给出改进的考虑隧道开挖面效应下的锚杆-围岩作用弹塑性解,该解法可用于预测隧道锚杆的受力状态与支护效果。之后,依托隧道工程实例对该解法进行验证,探讨了界面剪切刚度、岩体峰后应变软化特性、锚杆托盘刚度对锚杆支护效应的影响。【结果】在分析中发现,围岩应变软化行为对锚杆支护效应影响较为显著,在锚杆支护设计中应考虑到围岩的应变软化行为。在高应力条件下,锚杆托盘刚度在一定程度上影响了锚杆的失效形式,当远端处于塑性区域内部时,增大锚杆界面剪切刚度可有效加强锚杆控制效果。【结论】研究提供的计算程序可对系统锚杆支护的整体支护效果进行有效预测,为支护结构设计提供理论支撑。 展开更多

关键词 围岩 开挖面效应 全长黏结式锚杆 锚固效应 隧道

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隧道围岩全长黏结式锚杆界面力学模型研究 被引量：35

3

作者 文竞舟 张永兴 王成 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1645-1651,1686,共8页

分析围岩弹塑性介质中全长黏结式锚杆的锚固界面层应力分布和变化特征,对研究隧道工程初期支护系统的力学效应具有重要意义。根据全长锚杆微段的受力平衡以及锚固界面层剪应力的传递机制建立了关于锚杆轴向位移的微分方程,通过求解锚杆... 分析围岩弹塑性介质中全长黏结式锚杆的锚固界面层应力分布和变化特征,对研究隧道工程初期支护系统的力学效应具有重要意义。根据全长锚杆微段的受力平衡以及锚固界面层剪应力的传递机制建立了关于锚杆轴向位移的微分方程,通过求解锚杆轴向位移的微分方程可得到锚杆与围岩相互作用下的轴向载荷和锚固界面剪应力的分布函数。然后将锚杆界面剪应力对围岩的支护反力转化为圆形隧道轴对称径向体积力,进而求解有锚喷支护作用下圆形隧道围岩塑性区半径。在此解析模型基础上,可对隧道围岩-支护系统进行详细的分析和评判。算例分析表明,初期支护时机的选择对锚固效应和围岩稳定性有较大影响;适当增加全长黏结式锚杆的锚固层厚度能明显降低锚杆端部剪应力的应力集中度,能有效改善锚杆的锚固效果。 展开更多

关键词 全长黏结式锚杆 界面剪应力 隧道围岩 锚固层厚度 解析法 指数积分函数

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基于端锚黏结式锚杆静、动载试验的非均匀受力锚杆单元 被引量：11

4

作者 张向东 王帅 +1 位作者 赵阳豪 孙小彬 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期269-278,共10页

为使锚杆支护工程的设计计算和数值模拟更加合理,对端锚黏结式锚杆进行了常规拉拔试验和动拉拔荷载试验,分析了静、动荷载下锚杆的受力特征并提出了力学计算模型。结合试验和力学模型计算结果,比选了多单元数2结点杆单元和少单元数高阶... 为使锚杆支护工程的设计计算和数值模拟更加合理,对端锚黏结式锚杆进行了常规拉拔试验和动拉拔荷载试验,分析了静、动荷载下锚杆的受力特征并提出了力学计算模型。结合试验和力学模型计算结果,比选了多单元数2结点杆单元和少单元数高阶次杆单元的计算精度和计算量。试验结果表明,端锚黏结式锚杆在静荷载下轴向应力呈三角形分布,在动荷载下轴向应力呈负指数分布。受力分析表明,静荷载作用下黏锚力可视为均匀分布,动荷载作用下黏锚力可近似简化为三角形分布。对比试验和理论分析结果,高阶杆单元能简洁明了地反映静、动荷载下锚杆的非均匀受力情况,并能有效减少单元数目和结点数目,大大减少计算量,同时提高计算精度,相比多单元数2结点杆(索)单元优势明显。静、动载试验和理论成果为锚杆支护工程的设计计算和数值模拟提供了参考和依据。 展开更多

关键词 拉拔试验 动载拉拔 锚杆单元 端锚锚杆 黏结式锚杆 非均匀受力

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基于砂卵石土抗剪强度现场试验的全黏结式锚杆支护结构稳定性分析 被引量：3

5

作者 李明宇 姜平远 +2 位作者 刘晓江 沈世豪 王边江 《结构工程师》 北大核心 2016年第4期160-165,共6页

洛阳砂卵石土现场直剪试验结果表明：对于含水率约为2％，粗粒含量P，约为78．66％的砂卵石土，黏聚力c=22～34kPa，内摩擦角φ=38°～40°。黏聚力和内摩擦角变化对预应力全黏结锚杆支护体系整体稳定性和锚杆轴力的影响分析表... 洛阳砂卵石土现场直剪试验结果表明：对于含水率约为2％，粗粒含量P，约为78．66％的砂卵石土，黏聚力c=22～34kPa，内摩擦角φ=38°～40°。黏聚力和内摩擦角变化对预应力全黏结锚杆支护体系整体稳定性和锚杆轴力的影响分析表明：随着黏聚力的增加，砂卵石土层中锚杆轴力明显减小，基坑整体稳定性大幅增加。黏聚力增加约30kPa，基坑整体稳定性系数提高约11％～15％。 展开更多

关键词 砂卵石土 现场直剪试验 全黏结式锚杆 稳定性 抗剪强度指标

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全长黏结式锚杆锚固段荷载传递机制非线性分析 被引量：26

6

作者 黄明华 周智 欧进萍 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第A02期3992-3997,共6页

从锚杆拉拔试验的荷载位移曲线出发,建立锚固界面的非线性剪切滑移模型以及锚杆锚固段荷载传递的非线性微分方程,获得锚杆锚固段的轴力和界面剪应力解析解,对非线性剪切滑移模型曲线特征以及锚杆锚固段的轴力和界面剪应力分布与传递特... 从锚杆拉拔试验的荷载位移曲线出发,建立锚固界面的非线性剪切滑移模型以及锚杆锚固段荷载传递的非线性微分方程,获得锚杆锚固段的轴力和界面剪应力解析解,对非线性剪切滑移模型曲线特征以及锚杆锚固段的轴力和界面剪应力分布与传递特征进行分析。结果表明:建立的非线性剪切滑移模型曲线具有剪应力峰值点,随着剪切位移的增加,界面剪应力呈现先上升再下降的变化趋势,即该模型合理地考虑锚固界面的软化特征。拉拔荷载作用下,锚杆锚固界面经历弹性黏结阶段、弹塑性变形阶段以及快速软化阶段3个阶段,界面剪应力分布逐渐从单调递减曲线演变为单峰曲线,且界面剪应力作用范围随着拉拔荷载的增大而逐渐向锚杆远端扩展,以致极限状态下整个锚固界面发生软化而失效破坏。建立的轴力和界面剪应力解析解简单实用,适用于分析整个张拉过程中锚杆锚固段的荷载传递特征,为全长黏结式锚杆锚固段荷载传递机制研究提供理论参考。 展开更多

关键词 岩土工程 全长黏结式锚杆 剪切滑移模型 荷载传递机制 非线性分析

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地下洞室全长黏结式锚杆动力有限元模拟

7

作者 刘国庆 肖明 周浩 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第A01期3174-3183,共10页

基于锚固体基本受力方程,推导了锚杆与围岩荷载传递控制方程,并采用有限差分格式将其转化为线性方程组,结合围岩自由变形位移,考虑锚固体界面的损伤进行修正,通过迭代求解获得锚固体位移,进而得到锚固体正应力和界面剪应力沿杆长分布规... 基于锚固体基本受力方程,推导了锚杆与围岩荷载传递控制方程,并采用有限差分格式将其转化为线性方程组,结合围岩自由变形位移,考虑锚固体界面的损伤进行修正,通过迭代求解获得锚固体位移,进而得到锚固体正应力和界面剪应力沿杆长分布规律,形成了一种考虑地震作用下锚固体界面剪切损伤的锚杆动力算法。首先通过静力算例计算,验证了该算法的合理性;然后应用于工程实例的动力计算,结果表明,该算法能较好地模拟锚杆支护效果,锚固体受力符合中性点理论,地震过程中锚杆正应力随时间呈不断增加的趋势,锚头附近部位的界面剪应力较大,地震作用下最易损伤破坏。 展开更多

关键词 地下工程 黏结式锚杆 界面损伤 动力有限元 地震响应 支护效应

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全长黏结式锚杆拉拔性能数值分析 被引量：3

8

作者 胡贺松 彭振斌 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期52-55,共4页

为了研究全长黏结式锚杆拉拔工况下的应力变形特征,利用FLAC3D建立数值模型,分析锚杆受力特征、土体响应,以及拉拔性能的影响因素。结果表明,(1)锚杆轴力分布沿杆体逐渐减小;(2)随着加载的进行,破坏沿锚杆体迅速传递,最终导致锚杆整体破... 为了研究全长黏结式锚杆拉拔工况下的应力变形特征,利用FLAC3D建立数值模型,分析锚杆受力特征、土体响应,以及拉拔性能的影响因素。结果表明,(1)锚杆轴力分布沿杆体逐渐减小;(2)随着加载的进行,破坏沿锚杆体迅速传递,最终导致锚杆整体破坏;(3)土体受到锚杆摩阻力的影响,存在被锚杆拉出的趋势;(4)随着围压的增大,荷载-位移曲线在破坏前的线性特征更加显著,锚杆的破坏荷载也逐渐增大,采用指数方程对其关系进行拟合能得到较高的精度;(5)围压的增加能够增大锚杆与周围土体之间的黏结力,但是存在一极限值,当围压增加到一定程度后,并不能提高锚杆的锚固力。 展开更多

关键词 全长黏结式锚杆 拉拔性能 数值分析 变形特征

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全长黏结式注浆锚杆侧摩阻力分布实用简便计算

9

作者 熊辉 皮乐 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期597-604,共8页

提供一种全长黏结式注浆锚杆侧摩阻力分布的简化计算方法。对工作中的锚杆进行分段分析,计算假定分段锚杆侧面摩阻力均匀分布。根据锚杆体、注浆体及岩土体三者间的受力及变形传递关系,推导出锚杆侧摩阻力分布的2重级数表达式。结合已... 提供一种全长黏结式注浆锚杆侧摩阻力分布的简化计算方法。对工作中的锚杆进行分段分析,计算假定分段锚杆侧面摩阻力均匀分布。根据锚杆体、注浆体及岩土体三者间的受力及变形传递关系,推导出锚杆侧摩阻力分布的2重级数表达式。结合已有研究文献进行实例验证,结果表明:锚杆侧摩阻力分布从底部到端部大致呈2重级数曲线分布,靠端部长度的40%抵抗了张拉荷载的85%以上。该法得出的结果与文献计算结果具有较好的一致性,验证了其可行性及精确性。在此基础上,分析锚杆分段数、锚杆直径、锚杆弹模以及土体抗剪刚度对计算结果的影响。该法简单实用,应用于完全黏结注浆锚杆侧摩阻力的分析具有一定的可行性及实用性,为多类型锚杆工程计算提供一种新的方法。 展开更多

关键词 全长黏结式注浆锚杆 摩阻力分布 2重级数表达式 实用简便计算

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土遗址全长黏结式锚固系统动力响应解析方法 被引量：5

10

作者 芦苇 赵冬 +1 位作者 李东波 毛筱霏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1377-1387,1395,共12页

以纵向宽大裂隙引起的夯土城墙遗址稳定问题为背景,建立危险土体-锚杆-稳定土体锚固系统简化力学模型。该模型将土体对锚杆的摩阻作用简化为一个线性弹簧和一个与速度相关的阻尼器的并联机构,将裂隙段锚杆对两侧土体的拉结作用简化为一... 以纵向宽大裂隙引起的夯土城墙遗址稳定问题为背景,建立危险土体-锚杆-稳定土体锚固系统简化力学模型。该模型将土体对锚杆的摩阻作用简化为一个线性弹簧和一个与速度相关的阻尼器的并联机构,将裂隙段锚杆对两侧土体的拉结作用简化为一个线性弹簧。基于弹性体动力理论建立锚固系统动力平衡方程,并推导了锚杆轴力和位移的动力响应解析解。最后,以新疆高昌故城南城墙某段锚固工程为例对提出的解析方法进行了说明,明确了锚杆轴力响应特征及其分布规律,并通过数值分析对其合理性进行了验证。结果表明:在动力作用下同一位置锚杆的轴力响应呈围绕静力平衡位置的波动形态,轴力峰值点位于裂隙附近,且逐渐向临空端和锚固端指数衰减。在考虑地震加速度沿遗址高度的放大效应后能够获得较精确的锚杆轴力响应。 展开更多

关键词 土遗址 全长黏结式锚杆 锚固系统 简化力学模型 动力响应

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含锚杆钻孔线单元的3D-FSM·DDM边界元数值系统开发 被引量：4

11

作者 刘承论 张立钊 +1 位作者 赵迁乔 郑元忠 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2528-2534,共7页

为了将已开发的3D-FSM·DDM边界元数值系统应用于新奥法施工中锚杆支护之类的实际问题,在原数值系统的基础上,尝试开发了含锚杆线单元的三维边界元数值系统。其基本思路是,首先使锚杆单元和与之重合的锚杆钻孔单元始终点的位移差相... 为了将已开发的3D-FSM·DDM边界元数值系统应用于新奥法施工中锚杆支护之类的实际问题,在原数值系统的基础上,尝试开发了含锚杆线单元的三维边界元数值系统。其基本思路是,首先使锚杆单元和与之重合的锚杆钻孔单元始终点的位移差相等;其次,将全长黏结式锚杆钻孔单元简化成线单元,并且根据Kelvin基本解求其锚杆线单元的影响系数;最后与自由单元一并考虑并进行耦合,形成求解同一个模型边值问题的三维边界元数值系统。 展开更多

关键词 数值分析 边界元 全长黏结式锚杆 线单元 影响系数

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巷道加固体围岩力学特征分析 被引量：15

12

作者 谷拴成 周攀 黄荣宾 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第5期14-21,共8页

为了确定合理的锚杆支护参数,并得到快速评价围岩稳定性的方法,采用均匀化方法,将岩石和锚杆的复合体考虑成材质均匀的加固体,同时将锚杆对围岩的支护作用以附加体积力的形式作用于围岩锚固区。基于弹性力学,分析了锚固体、加固体与围... 为了确定合理的锚杆支护参数,并得到快速评价围岩稳定性的方法,采用均匀化方法,将岩石和锚杆的复合体考虑成材质均匀的加固体,同时将锚杆对围岩的支护作用以附加体积力的形式作用于围岩锚固区。基于弹性力学,分析了锚固体、加固体与围岩协调变形,根据位移等效条件和围岩强度强化理论,推导出了加固体物理力学参数的表达式,在此基础上建立了围岩与加固体协调变形力学模型,将该理论与已有理论和数值模拟进行了对比,研究了不同锚杆支护强度对加固体物理力学参数的影响。结果表明:计算结果与高家美等~[1]的结果相近,与之相比,计算得到的理论解更接近于FLAC^(3D)数值模拟的结果,从而验证了围岩加固体理论的合理性;与锚杆其他参数相比,预紧力、锚杆长度和间排距对围岩加固体参数影响较大。 展开更多

关键词 巷道支护 弹性力学 全长黏结式锚杆 均匀化方法 围岩强度

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