抗拔锚杆荷载-位移曲线拟合模型对比

研究抗拔锚杆荷载-位移曲线(P-S曲线)的基本特征,从岩体的性质出发,分析曲线两种类型的发展趋势。基于锚杆P-S曲线的特征,从理论上验证双曲线模型、指数模型、幂函数模型的可行性,并在Pu2处(即极限承载力12处)比较3种模型的优缺点。结合3种模型分别对现场实测数据进行拟合,进一步验证各模型的精确度和适用性。结果表明:幂函数模型拟合精度最高,适用范围广,指数模型次之,双曲线模型相对较差;抗拔锚杆P-S曲线的陡峭程度与幂函数的上凸指数有关,上凸指数介于0.75~1时曲线呈陡峭型。建议根据实际岩体性质判断曲线类型选择合适的数学模型进行描述,描述锚杆P-S曲线时优选幂函数模型。

基于改进指–幂混合函数模型的锚杆承载力预测方法研究

针对不能准确地区分弹性与弹塑性阶段数据,以及难以测量较多破坏阶段数据的实际情况,一个受破坏阶段和弹性阶段数据影响较小、模拟锚杆荷载P–位移S曲线效果较好、预测锚杆极限承载力破坏值准确度较高的模型是非常重要的。分析双曲线、指数和幂函数3种模型,对3种模型的结构共性进行总结,提出一种可以用来模拟锚杆P-S曲线的通用函数模型框架,并从实际的锚杆P-S曲线的特点出发,构建基于通用函数模型框架的锚杆P-S曲线的数学函数模型。针对指数函数模型精度差的缺点,使用函数模型框架对指数函数模型进行改进,改进后的模型精度得到很大提高;分析调整双曲线和修正双曲线模型,使用通用函数模型框架构建一种由改进指数和幂函数组和而成的混合函数模型。通过实际的工程案例验证,改进指–幂混合函数模型不仅是模拟锚杆P-S曲线精度较高的模型,而且是预测锚杆极限承载力破坏值误差较小的模型,受弹性阶段和破坏阶段数据影响较小。