武漢巖土所在隧道粘結式錨桿錨固力學機理方面取得進展

時間:2022-03-16

  近日,中科院武漢巖土所巖土工程抗震安全組關于全長粘結式錨桿整體錨固效應計算方法的研究成果以封面論文形式刊于國際巖土工程領域數值解析類頂級SCI期刊International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics2022年第2期。

  錨桿、錨索等柔性支護措施廣泛應用于隧道(洞)圍巖的加固,若對錨桿錨固效應預測不當,可能引起錨桿屈服或剪切破壞,也可能導致錨桿設計過于保守,造成資源材料浪費。因此,應對錨桿-圍巖相互作用機理進行深入研究,為合理的錨桿支護設計提供可靠的理論支撐?,F有的關于全長粘結式錨桿的解析解,通常將圍巖視為彈性體、將桿體視為剛性、或將錨桿與砂漿界面接觸視為剛性,與實際并不相符。若考慮圍巖與錨桿復雜的力學行為,需采用數值解展開分析,然而現有數值解的迭代計算過程過于繁瑣、計算難度大。

  針對以上問題,中國科學院武漢巖土力學研究所巖土工程抗震安全組提出了改進的全長粘結式整體錨固效應計算方法及軟件,探討了圍巖質量、所處地應力、峰后應變軟化特性、錨桿-砂漿界面剪切剛度、錨桿托盤剛度對錨桿受力與錨固效應的影響。計算結果顯示:錨桿-砂漿界面剪切剛度對錨桿控制效果的影響程度取決于錨桿遠端所處位置,當遠端處于塑性區域內部時,增大剪切剛度可有效加強錨桿錨固效果,但處于彈性區域內部時,剪切剛度對錨固效應影響很??;在高應力條件下,錨桿托盤剛度在一定程度上影響了錨桿的失效形式。研究成果為錨桿支護設計分析提出了新方法。研究成果主要由國家自然科學基金(52009129)資助。

  論文鏈接:

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nag.3298 

    

 

圖1 本研究以封面論文形式刊于International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics

    

  

圖2 錨桿簡化布置形式示意圖 

 

圖3 圍巖-錨桿分層力學基本模型 

(文/圖 巖土工程抗震安全組)

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