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柱面波叠加成平面波的传播规律与锚杆响应特征的数值试验研究
煤炭学报
网络首发时间:2024-06-12 16:11:31
47
作者
杨自友
杨本水
贺杨
刘俊杰
单位
安徽建筑大学土木工程学院
摘要
为了再现爆炸柱面波能够通过相互叠加而形成平面波的可视化过程及其传播规律,以室内模型试验结果为参考依据,借助非线性显式动力分析软件,开展了柱面波叠加成平面波并与锚固硐室围岩相互作用的数值试验研究。分析了平面波在岩体中传播规律,比较了毛硐和锚固硐室围岩中动态裂纹的分布特征,探讨了锚杆对平面波的响应特征,并与相应模型试验结果进行了对比分析。结果表明,柱状装药爆炸后形成的柱面波能够通过相互叠加而在装药平面上、下方形成平面波,传播到模型上表面和硐室拱顶时都被反射产生了拉伸波,这两处都产生了拉伸裂纹;毛硐与锚固硐室附近围岩的裂纹分布形态基本相同,只是毛硐的拱脚部位裂纹分布宽度比锚固硐室的略大一些;锚杆中部应变峰值比其端部和根部的大,且其整体以受拉变形为主,这与锚杆即是为提高围岩抗拉强度的作用相符合;锚杆端部受围岩的约束作用较小而导致了其拉压比约为根部的3.2倍。将模拟得到的锚杆轴向应变波形曲线同模型试验的相应曲线进行了比较,发现两者在变化趋势方面的一致性较好,实测轴向应变波形曲线受压、受拉段的时长约是其相应模拟波形曲线的2倍,且实测轴向应变峰值也比与其相对应的模拟的大。由上述分析知,可以通过柱面波叠加的方式形成平面波,从而获得开展模型试验与数值试验所需要的平面波动荷载。
关键词
柱面波
数值试验
平面波
传播
锚杆
响应特征
文章目录
1 数值试验
1.1 数值模型及材料参数
1.2 网格划分及边界条件
2 模拟结果分析
2.1 爆炸平面波传播规律
2.2 动态裂纹分布特征比较
2.3 锚杆对平面波的响应分析
3 模拟结果的模型试验验证
3.1 模型试验简介
3.2 模拟锚杆轴向应变与试验结果比较
4 结 论
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