单自由面锚固体单向加载破坏特征和锚杆荷载规律研究

作者

王其洲李宁叶海旺池秀文雷涛陈东方
单位

武汉理工大学矿物资源加工与环境湖北省重点实验室武汉理工大学资源与环境工程学院
摘要

针对岩石与锚杆形成的锚固复合体,基于实验室单轴压缩实验结果,建立岩石试样单轴压缩数值模型,校验强度参数与塑性剪应变定量关系,确定应变软化力学参数;优化Flac3D中Pile结构单元预应力锚杆构建步骤,建立单自由面锚固体数值模型,剖析锚固体在单向加载条件下的内部破裂特征,揭示在加载全过程中的锚杆轴向荷载及弯矩变化规律。研究表明:由锚杆预应力产生的压应力区按椭球形分布,且压应力在锚固范围内具有双峰值特征;锚杆促使锚固体内部产生共轭剪切破坏带,且共轭剪切带与水平面夹角出现增大趋势,并在临空面浅部出现对称分布的次破裂面;杆体轴向荷载和弯矩分布均具有显著阶段特征;在峰前塑性应变阶段,杆体轴力和弯矩小幅增加,且均以靠近锚杆外锚固端的杆体为主;在峰后软化阶段,杆体轴力和弯矩显著增大,锚杆荷载特征由单纯轴向拉应变突变为拉、弯、剪综合受力状态,且靠近内锚固端杆体弯矩剧烈变化。
关键词

锚固体破坏特征锚杆轴力锚杆弯矩单自由面数值模拟
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(51704218,51709208)；国家重点研发计划项目(2018YFC0604401,2019YFC0605304)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(2018IVB054,2017IVA046)；湖北省安全生产专项资金科技项目(KJZX201907007)；
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