动静复合拉拔作用下锚杆结构的破坏机制研究

为研究锚杆结构在动静复合拉拔作用下的破坏机制,基于锚固剂的弹塑性损伤本构模型和锚固界面黏结滑移模型,引入参数“静力比”和变幅正弦式动荷载模型,建立了锚杆结构的数值计算模型。首先以锚杆加载端的荷载—位移曲线为研究对象,通过室内试验进行了模型验证。然后对不同界面强度的多组锚杆结构在复合拉拔作用下的破坏过程、破坏模式和破坏特征等展开了研究,同时对参数静力比的影响进行了分析。结果表明:(1)受锚固界面强度的影响,锚杆结构主要包括:单一破坏模式(锚固界面滑移脱黏)、三段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂—界面滑移脱黏)和两段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂)。(2)锚固界面强度较小时,锚杆沿锚固界面完全脱黏。随着界面强度的增大,锚固剂斜向开裂缝倾角越小,斜向开裂区范围越大,但尚未延伸至锚固界面。(3)静力比在70%以下时,锚杆结构的承载力随静力比的提高而逐渐增加,反之则逐渐降低。锚杆结构的极限位移和动载循环次数均随静力比的提高而逐渐降低。(4)复合拉拔作用下锚杆结构的峰值荷载低于其在静力时的值,且峰后承载力下降更为明显。工程应用中,建议增加锚固界面和锚固剂强度,适当降低静力比,减弱动力冲击荷载的作用。