软弱围岩隧道开挖中预应力及全长粘结锚杆的支护效果研究

为了探究锚固支护中全长粘结式和预应力式两种常用的锚杆类型发挥的锚固效果差异,该文结合工程实际,采用数值分析软件开展了隧道开挖支护过程中围岩变形、应力分布特征以及塑性区变化规律的研究。结果表明:预应力锚杆相较于全长粘结式锚杆,可减小20%的围岩变形量;在改善围岩应力状态方面有10%左右的提升,最终对围岩开挖后的塑性区发展可起到有效控制作用。

全长粘结锚杆在岩质边坡中的受力形式分析

基于空间一点受力的位移解形式——Mindlin位移解,结合已有文献对节理面位置处全长粘结锚杆受力的假想形式,将边坡下滑力简化为作用在锚杆上的集中力,推导出锚杆沿杆长方向的轴力、剪应力的表达形式.将推导结果在岩质边坡中进行应用,得出不同岩体类型岩质边坡锚杆沿杆长方向受力的轴力、剪应力图示.

全长粘结锚杆作用机理研究

在前人试验的基础上,运用理论分析的方法对锚杆作用力的产生机理、分布规律以及其对岩体作用的力学效应进行了探讨,进一步发展了一种锚杆作用机理的数学模型。首先介绍了一个拉拔实验的锚杆模型,分析了理论背景,并结合算例进行了说明,然后将模型在实际工程中做了推广,主要考虑了在均质岩体的情况,给出了应用算例。

全长粘结锚杆受力分析

锚固技术是岩土工程的重要分支,在各种工程领域被广泛运用,最常见的锚杆是粘结式锚杆,粘结式锚杆又分为部分粘结式锚杆和全长粘结式锚杆,其中又以全长粘结式锚杆在工程中使用最为普遍。全长粘结式锚杆依靠注浆材料(砂浆、水泥、树脂等)产生的粘结力使锚杆、注浆体以及岩土体结合成为一个整体来承受外力作用。关于锚杆锚固性能、受力情况的分析还有待深入分析与研究。在基于FLAC^3D软件对全长粘结式锚杆在拉拔试验进行数值模拟分析的基础上,通过分析不同荷载作用下和不同直径的锚杆轴向力分布、应力分布及对比、位移分布及对比,推断全长粘结式锚杆杆体的受力方式,并研究其锚杆杆体的受力性能。可以得出,锚杆的直径和长度在一定程度上能够影响锚杆的作用范围。

全长粘结锚杆锚-浆界面应力的分布规律

在局部变形理论基础上,对全长粘结型锚杆锚-浆界面破坏类型的锚固机理进行分析研究。将注浆体与围岩视为相对位移为零的稳定体,通过确定其主要影响系数r、ks分析得到锚-浆界面的剪应力与轴向荷载的双曲线应力分布形式。通过Flac 3D数值模拟技术和实验算例对其进行对比分析,证明其合理性。定义虚拟系数T用来描述锚杆与注浆体界面材料性质,并对其影响参数进行分析,发现锚杆长度在一定范围内可以增强锚固效果,但过度增加锚杆长度对杆体剪应力与轴向荷载影响较小;随着锚杆半径增大,锚浆界面剪应力峰值呈非线性减小,作用的范围增加,为避免产生应力集中现象,应避免使用半径较小的锚杆;虚拟系数T可以描述锚浆界面的相差度,T值增大,锚浆界面的剪应力增大,作用的均匀度及轴向荷载作用范围降低明显,可通过取合适的T值使锚固效果最佳。T值对锚杆锚固机制的影响较为明显。

基于摩阻力及钻孔半径条件下的全长粘结锚杆力学分析

为更加合理地求解全长粘结砂浆锚杆在预应力作用下锚杆砂浆体与围岩之间的剪应力分布规律,基于Kelvin力学模型以及弹性力学的基本假设,采用理论分析与数学推导的方法,分别从只考虑预应力时的剪应力分布的解析解和综合预应力以及摩阻力与围岩间的相互作用2个角度,对锚杆进行受力分析,并求得剪应力的分布规律。利用Mathematic分别生成τ(r、z)曲面,进行比较分析,得出剪应力随着锚杆深度近似成双曲线分布,在孔口处达到最大值,并沿着杆长方向迅速减小;在浅层岩体中,剪应力分布随着钻孔半径增大而减小。结论对现场工程应用中钻孔半径控制以及孔口处口径处理有一定的指导意义。

导波在全长粘结锚杆中传播的有限差分数值模拟

基于导波理论,把锚固锚杆当波导质来考虑,利用有限差分数值模拟软件FLAC3D4.0的动力学模块建立了三维锚杆锚固模型,模拟了导波在全长粘结锚杆中的传播特征,同时结合模型试验验证了数值模拟的正确性.在前人的研究基础上,深入和全面地研究了导波在锚杆锚固结构中传播的波速、波系和衰减特征,发现了一些新的规律和现,并对前人没有发现的一些现了探讨.研究结果表明:导波在锚杆锚固结构中传播的时,当体波衰减掉,还存在面波—stonely波,而stonely波在锚杆轴是不衰减的.研究结果可为锚杆检测及锚杆检测最优激发波的选取提供一定的鉴意义.

全长粘结式锚杆拉拔试验模拟力学特性分析

锚杆支护技术因为方便工人施工,相比于其他支护技术花费较低,结构简单明确因此在土木以及水利等工程中普遍使用,但是锚杆支护技术的作用机理等的研究相较于其在工程方面的应用还是比较落后的,因此关于锚杆的受力方式及其受力性能还有待进行深入的分析与研究。该文基于有限元数值仿真软件建立全长粘结式锚杆的三维拉拔试验模型,通过进行在Ⅴ类围岩全风化岩地质条件下全长粘结式锚杆拉拔试验的仿真模拟,分析研究在不同拉力作用下锚杆的受力变形规律以及通过改变锚杆的直径分析研究锚杆的直径对于锚杆的力学特性的影响,并据此推断全长粘结式锚杆的受力变形规律,为Ⅴ类围岩全风化岩地质条件下应用锚杆支护提供理论参考。

基于Mindlin位移解的全长粘结锚杆锚固段剪应力分析

根据模型试验所得锚杆体轴应变试验结果，在Mindlin问题位移解的基础上，通过一定的简化假设，推导了全长粘结锚杆锚固段受力的理论解和锚杆体轴力以及第一、第二界面剪应力分布公式。研究分析了不同强度类型介质中内锚固段应力、轴力及交界面的剪应力传递、衰减规律。探讨了介质强度对锚固段剪应力的影响。并将其结果与模型试验结果进行了对比分析，结果表明，理论解与试验结果基本吻合。本文的研究为分析以锚杆为代表的锚固结构内锚固段剪应力分布提供了参考依据。

隧洞中全长粘结式锚杆的受力分析

以隧洞围岩位移为参量,推导出仅有围岩变形而产生的锚杆界面剪应力,然后根据现场监测资料获得的锚杆界面的剪应力特性,把地下洞室中的全长粘结式锚杆所穿过的围岩依次分为3个部分:变形区、过渡区和稳定区。在每一个围岩区域,锚杆界面剪应力有其特点,根据其特点提出松动区的锚杆界面剪应力模型,进而得到锚杆中性点的位置。以中性点的轴力为集中力,由半无限体受集中力作用的Mindlin解导出中性点以内锚杆界面剪应力的分布。综合中性点前后的剪应力分布,给出了全长粘结式锚杆的轴力分布。

全长粘结岩石锚杆拉拔数值模拟

岩石锚杆已经在岩体边坡和隧道开挖加固中得到了成功的应用,但锚杆锚固段内的具体受力分析仍然没有得到清楚的解决.从锚固段受力连续性理论出发,采用界面剪应力重分布假设,定义出剪切刚度的软化曲线,并利用ABAQUS软件自带的弹簧模型,对典型拉拔试验进行了数值分析,表明多种因素通过改变砂浆层的尺寸和强度对锚杆最大拉拔荷载产生影响.与实际试验结果相比,数值解和实测值有相当的一致性.

全长粘结式锚杆抗拔力计算公式的探讨

从锚固系统的组成出发,考虑锚杆灌浆体界面强度和灌浆体岩土体界面强度对全长粘结式锚杆抗拔力的影响,以及浆体与岩土界面的塑性区发展,推导得到全长粘结式锚杆的抗拔力计算公式。通过比较算例,抗拔力计算公式得到证实,具有实用价值。

全长粘结式锚杆的加固作用分析

详细讨论了预应力全长粘结式锚杆通过改善围岩力学参数对岩体的加固作用，给出加固岩体的等效力学参数解析表达式。这些结果可直接应用于围岩—支护相互作用分析的已有解析解中，并通过控制围岩边界位移量进行锚杆支护参数设计。

全长粘结式锚杆加固洞室抗爆性能试验研究

通过模型试验,研究了在平面装药爆炸应力波的作用下,全长粘结式锚杆加固洞室抗爆性能。试验结果表明,通过分析自由场压力-时程曲线,证明试验数据可靠;经过加固的洞室拱顶位移峰值减少明显,当比例距离为5.23cm/g1/2时,洞室发生破坏;在平面波的作用下,两个洞室洞壁各个位置都产生压应变,最大应变出现在拱脚处,随着比例距离减小,拱顶应变峰值先增加后减小,最大应变峰值越来越大;拱顶是加速度振动最激烈的地方,经过加固可以降低拱顶加速度,但效果不明显,在变形不大时底板加速度增加较大,必要时应该采取减震措施,经过加固洞室侧墙加速度普遍有不同程度减小,并且破坏越严重效果越明显,随着比例距离减小,拱顶和侧墙加速度越来越大,尤其当比例距离为5.23cm/g1/2时,加速度急剧上升。

全长粘结式锚杆的受力分析

利用 Mindlin问题的位移解导出全长粘结式锚杆受力的弹性解 ,讨论了这种锚杆的受力特征及其影响因数 。

全长粘结式锚杆拉拔试验的数值实现

为实现土锚相互作用的数值模拟,研究全长粘结式锚杆拉拔工况下的受力变形特征,利用FLAC3D建立数值模型,分析锚杆受力特征、土体响应,以及拉拔性能的影响因素。结果表明:①接触面单元能较好地模拟土锚相互作用特征;②锚杆拉拔过程的峰值位移和极限拉拔力均与锚杆长度呈显著线性关系;③锚杆极限拉拔力与锚杆直径同样呈线性关系;④锚杆拉拔过程中,周围土体受到一定影响,其影响范围为:深度2L(L为锚杆长度),水平约1.5L。

粘结式全长可回收树脂金属锚杆研究

较详细介绍了新研制的粘结式杆体全长可回收树脂金属锚杆的结构及其在永城车集矿的应用情况。从现场试验情况看 ,该可回收锚杆的结构简单 ,安装、回收方便 ,锚固性能好 ,成本与普通树脂金属锚杆相当 ,是一种值得推广应用的煤巷帮锚锚杆。

全长粘结型锚杆锚固性能研究

利用全长粘结型锚杆的Mindlin解,对锚固体的应力分布及抗拔力进行了理论分析,导出了抗拔承载力计算式,并结合新疆高昌故城土建筑遗址保护工程,就影响锚固体应力分布及锚固力的因素进行了探讨。结果表明,锚固体应力不能均匀地分布在锚固长度上,随着荷载的增加,应力分布区域变化不大;锚固长度存在临界值,超过该值时增加锚固长度对锚固力的影响甚微;锚杆直径越粗,锚固体上的剪应力分布越均匀,但工程选用时应结合岩土体特性。研究结果可为全长粘结型锚杆加固小型土体的设计理论和施工应用提供一定的数据储备和理论支持。

全长粘结型锚杆加固岩石边坡应力与变形特性数值分析

通过有限元数值模拟方法 ,对全长粘结型锚杆加固的均质岩石开挖边坡进行了数值计算 ,并分析研究了加锚边坡的应力与变形特性和全长粘结式锚杆轴力分布规律 ,提出了一种简单实用确定边坡可能滑动面的方法 ,并且指出了在边坡锚杆支护设计中应注意的一些问题。

隧道全长粘结式锚杆有限元模拟分析研究

锚杆尤其是全长粘结式砂浆锚杆是隧道工程广泛应用的支护型式,但由于目前对全长粘结式砂浆锚杆支护作用力学机理认识不足,使其设计方法存在一定的局限性。针对某隧道工程,基于新型复合砂浆锚杆有限单元模型,采用非线性有限元分析了全长粘结式砂浆锚杆设计参数对支护效果的影响,并对隧道变形与塑性区分布规律进行探讨,从而为隧道支护设计提供了参考依据,完善了隧道全长粘结式砂浆锚杆支护的理论与方法。