基于桩结构单元的锚杆支护数值计算研究
2021-11-23陈见行陶康明王浩瞩张亚兴何富连
煤矿安全 2021年11期
陈见行,陶康明,刘 浩,王浩瞩,张亚兴,何富连
(中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083)
全长黏结锚杆支护是围岩加固中1 种常用方法,在巷道支护中有着广泛的应用,但其仍然存在支护失效的问题[1-4]。车纳等[5]建立了锚杆、水泥砂浆和岩石之间的耦合力学模型,并对锚杆的承载力进行了研究,发现随着锚固长度的增加,失效载荷显著增加;Shang 等[6]研究了锚杆受载后锚杆与锚固剂接触面的黏结破坏过程,发现接触面的黏结破坏是从加载端到自由端逐渐传播的;宋洋等[7]模拟了不同锚杆长度的锚固效果,发现锚杆长度过长时,继续增加锚杆长度对承载性能影响较小;郭东明,等[8]研究了不同速率树脂锚固剂组合比例对锚杆支护性能的影响。Mohamed 等[9]建立了锚杆拉拔的力学模型,并对锚杆的轴向加载过程进行了分析;Li, Ma等[10]研究了非均质条件下锚杆的工作性能,发现软岩和硬岩之间的厚度比率对锚杆的承载性能有重要影响;王晓卿等[11]研究了锚杆在连续变形条件下杆体内部轴力的变化规律,发现杆体内部轴力先增大后减小。综上,先前的模拟研究中较多采用FLAC3D中的锚(cable)结构单元对锚杆进行模拟,但其缺陷是杆体屈服后抗拉强度保持不变,忽略了杆体的破断行为[12-13],而考虑锚杆杆体破断行为方面的模拟相对较少。
桩结构单元融合了梁结构单元和锚结构单元的特点,既能够抵抗轴向方向上的拉伸变形,又能承载侧向方向上的剪切载荷;该结构单元还有模拟锚杆加固特性的扩展能力,在使用时通过命令将锚杆(rockbolt)开关打开即可;……
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