动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性 被引量：13

1

作者 吴秋红 赵伏军 +3 位作者 王世鸣 周志华 王斌 李玉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期942-950,1004,共10页

深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚... 深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性研究。结果表明:初始动载荷作用下锚杆滑移量随着入射能的增加而增加,锚杆中应力波的波峰值随着传播距离的增加而逐渐减小,当应力波传播至锚杆最里端时,应力波峰值衰减较大;第2次动载荷后锚杆SG1处与SG2处应力波峰值差明显比第1次减小,表明动载荷下锚固界面从锚杆外端开始损伤;锚杆失效与锚固界面损伤有关,锚杆承载后初次受到动载荷的影响导致锚固界面产生损伤,损伤锚固段又受到外部载荷(如二次冲击、岩体挤压)作用时会进一步劣化,其不能抵抗围岩的变形而失效。研究结果为揭示锚杆支护失效行为,采取合理的设计与施工提供新的思路。 展开更多

关键词 动力扰动 高应力 分离式霍普金森压杆 全长黏结锚杆 力学响应

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边坡全长黏结锚杆自由振动特性分析 被引量：2

2

作者 段建 言志信 刘子振 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期111-118,共8页

假定锚杆及周边岩土体均视为连续均质的线性弹性体,锚杆与周边岩土体之间相互作用采用一线性弹簧和线性阻尼壶平行耦合方式模拟,以此建立了边坡全长黏结锚杆锚固系统自由振动力学模型,获得了锚固系统特征参数及对应振型计算公式,通过算... 假定锚杆及周边岩土体均视为连续均质的线性弹性体,锚杆与周边岩土体之间相互作用采用一线性弹簧和线性阻尼壶平行耦合方式模拟,以此建立了边坡全长黏结锚杆锚固系统自由振动力学模型,获得了锚固系统特征参数及对应振型计算公式,通过算例,结合他人锚杆锚固系统连续模型,对比验证了本文理论计算公式的可行性;指出边坡全长黏结锚杆锚固系统振动控制方程等式只可能小于零,振型函数共有三种类型,均对应三角函数型,按指数规律衰减的非周期蠕动,其中Ⅰ阶最小特征参数λ值对应第2类振动形式,之后振动类型1和2交替出现,类型1比类型2衰减特性明显,第3类特殊振动只有在锚固系统内部物理力学参数满足一定条件才能发生;各阶锚固系统特征参数λ中,对应第2类振型的λ对锚固系统的动力力学响应影响较大,尤以Ⅰ阶最为突出。开展此项研究,可为边坡锚杆锚固系统动力分析及锚固工程防灾减灾提供理论支撑,均具有重要的理论和实践意义。 展开更多

关键词 全长黏结锚杆 自由振动 阻尼 特征参数 固有频率 振型

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深埋隧道全长黏结锚杆加固等效方法研究 被引量：3

3

作者 和晓楠 周晓敏 +1 位作者 徐衍 才士武 《铁道建筑》 北大核心 2021年第1期65-68,共4页

为定量描述全长黏结锚杆对深埋隧道围岩的加固作用及其对衬砌支护抗力的影响,结合全长黏结锚杆中性点理论改进了等效计算因子,基于Mohr-Coulomb屈服准则推导出施加锚杆后岩体强度参数的解析表达式;基于新奥法围岩衬砌共同承载理念,建立... 为定量描述全长黏结锚杆对深埋隧道围岩的加固作用及其对衬砌支护抗力的影响,结合全长黏结锚杆中性点理论改进了等效计算因子,基于Mohr-Coulomb屈服准则推导出施加锚杆后岩体强度参数的解析表达式;基于新奥法围岩衬砌共同承载理念,建立深埋隧道全长黏结锚杆等效加固的力学模型,推导了围岩施加锚杆后等效复合体临界破坏时衬砌结构所需提供的最小支护抗力的表达式。结合工程实例,利用改进的等效计算因子分别计算了施加锚杆后围岩强度参数和支护抗力。结果表明,该等效方法可以有效量化设计方案的支护效果。 展开更多

关键词 深埋隧道 等效方法 理论分析 全长黏结锚杆 围岩强度参数 衬砌支护抗力

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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：39

4

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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全长黏结式注浆锚杆侧摩阻力分布实用简便计算

5

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：6

6

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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考虑开挖面效应的黏结式锚杆锚固效应分析 被引量：1

7

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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深部充填节理岩体锚固抗力力学模型研究

8

作者 宋洋 王贺平 +3 位作者 金佳旭 刘家顺 毛镜涵 张维东 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第8期1672-1680,共9页

锚固抗力计算模型是节理岩体锚固理论研究的核心问题,其中充填节理软岩的锚固机制更为复杂并且尚未明确。基于结构力学理论,将锚杆挤压变形区内的约束应力视为矩形分布模式,并将约束应力取值修正为包含充填物强度σj、充填度Δ因素的公... 锚固抗力计算模型是节理岩体锚固理论研究的核心问题,其中充填节理软岩的锚固机制更为复杂并且尚未明确。基于结构力学理论,将锚杆挤压变形区内的约束应力视为矩形分布模式,并将约束应力取值修正为包含充填物强度σj、充填度Δ因素的公式表达,建立了考虑转角大变形条件下的充填节理软岩锚固抗力力学模型。进一步开展恒定法向刚度CNS边界条件下加锚充填节理岩体剪切试验进行验证。相关研究结果表明:在深部岩体力学边界影响下,锚杆剪切变形段长度与锚杆直径比值基本处在0.7~1.5。随着Δ的增加,锚杆抗剪贡献率理论计算值分别为9.8%,16.5%,22.0%,34.8%。其中剪力、轴力二者提供的节理面抗力比值,由2.83降低为0.72,说明当锚固角度β=90°时,剪力首先承担主要抗力行为,当发生较大转角位移时,剪力不再明显增加,逐渐由轴力提供抗力行为直至锚固体系失效破坏。进一步对β=30°~90°条件下锚杆抗力分布特征进行了系统的分析,综合验证了模型合理性,可为节理岩体锚固设计理论提供参考借鉴。 展开更多

关键词 锚固抗力模型 充填度 约束应力 全长黏结型锚杆 CNS边界

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双锚杆受力机制分析及模型试验研究 被引量：2

9

作者 杨凯丞 吴曙光 +1 位作者 廖海成 张辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期495-503,共9页

为了研究锚杆间距对全长黏结锚杆之间相互作用产生的影响,推导出基于Mindlin解的双锚杆锚固段应力分布近似解,并结合单锚和双锚静载拉拔模型试验,得到了锚杆间距改变对双锚杆应力分布、极限承载力及最终破坏形态的影响规律。结果表明:... 为了研究锚杆间距对全长黏结锚杆之间相互作用产生的影响,推导出基于Mindlin解的双锚杆锚固段应力分布近似解,并结合单锚和双锚静载拉拔模型试验,得到了锚杆间距改变对双锚杆应力分布、极限承载力及最终破坏形态的影响规律。结果表明:间距减小使得锚杆的轴向应力和侧摩阻力呈现均匀化趋势,且轴向应力随间距减小而增大,锚固段中部增长幅度最大。当锚固系统进入破坏阶段,随着间距减小,锚固系统周边岩体破坏的位置深度增加,破坏锥形体的面积增大,并由单锚的倒锥状破坏转变为复合破坏模式。间距过小时,增加锚杆数量对承载力的提升十分有限,为起到锚固联合作用,锚杆间距应不小于10 D(D为锚杆直径),在软弱岩体中间距取值应加大。 展开更多

关键词 全长黏结锚杆 锚杆间距 模型试验 应力分布 破坏机制

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巷道加固体围岩力学特征分析 被引量：15

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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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基于渗流作用被锚巷道弹塑性分析

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作者 樊琪 李红霞 李晓栋 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期475-482,共8页

为研究渗流作用下全长黏结锚杆支护巷道围岩应力与位移分布,通过将巷道围岩视为均匀、连续的多孔介质,锚杆对围岩的支护反力与渗流作用力转化为圆形巷道轴对称径向体积力并同时作用于应力场,考虑锚杆对围岩参数的强化,建立力学模型,采... 为研究渗流作用下全长黏结锚杆支护巷道围岩应力与位移分布,通过将巷道围岩视为均匀、连续的多孔介质,锚杆对围岩的支护反力与渗流作用力转化为圆形巷道轴对称径向体积力并同时作用于应力场,考虑锚杆对围岩参数的强化,建立力学模型,采用弹塑性分析方法,推导了围岩应力与位移弹性解析解和基于Mohr-Coulomb屈服准则的塑性解析解,求得巷道围岩塑性区半径和洞壁位移表达式,在此基础上可对理解渗流作用下锚杆支护巷道进行分析判断。结果表明:本文计算的理论解与FLAC^(3D)数值模拟结果相近,从而验证了本文理论的合理性;通过算例,考虑渗流作用对塑性区范围和洞壁位移影响更严重;锚杆长度和预紧力与塑性区范围和洞壁位移成反相关关系,锚杆排距与塑性区范围和洞壁位移成正相关关系。锚杆支护参数对支护效果更敏感。在相同的条件下,考虑渗流需要锚杆提供更大的锚固力。为避免渗流作用引起巷道失稳,可合理增大锚杆长度,缩小锚杆排距,增大锚杆预紧力。 展开更多

关键词 巷道 全长黏结锚杆 渗流作用 围岩强化 弹塑性分析

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