岩石预应力锚索应力分布模式分析.pdf

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1、第9卷第1期矿业工程2011年2月MiningEngineering13·岩土工程·岩石预应力锚索应力分布模式分析叶根飞邵红旗谷拴成(1．煤炭科学研究总院西安研究院；2．西安科技大学，陕西西安710054)摘要：阐述了采用理想弹甥性载荷传递函数，根据拉力型预应力锚索锚固段的受力平衡，利用锚固体、锚索和注浆体共同作用的位移模式，推导出预应力锚索锚固段剪应力和轴力分布函数，得到了预应力锚索极限承载力公式。由此可知，预应力锚索最大极限承载力与锚固段长度无关；并讨论了不同参数对锚固段应力分布的影响。其结果可为预应力锚索的设计和计算提供理论参考，具有一定工程实际意义。关

2、键词：岩土力学；拉力型锚索；理想弹塑性；应力分布中图分类号：U417．116文献标识码：A文章编号：1671—8550(2011)O1—0013—04性解，得到了广泛认可并广泛应用。0引言本文采用理想弹塑性荷载传递函数模型，对拉随着岩土锚固技术的发展，岩土锚固理论的研力型预应力锚索锚固段的应力分布规律进行了力学究也在不断深入。国内外对锚固理论的研究，一般分析，推导出拉力型预应力锚索锚固段的剪应力和可分为锚固荷载传递机理和加固效应两大类。在锚轴力分布函数，得到了锚索极限承载力公式，并对固荷载传递机理方面已有大量的成果，其主要是在其影响参数进行了分析，得出一些对实

3、际工程有意试验和现场测试的基础上采用拟合的方法给出锚固义的结论。段剪应力的分布规律，如I．W．Framerl1]、张乐文1理想弹塑性载荷传递模型和汪稔[2]根据试验结果得到了不同的表达公式，但是基本形式是相同的，都是指数递减函数。同时，孔宪宾等探讨了一种锚固段界面载荷传递的也有许多学者[3。]采用数值模拟方法探讨了锚固段理想弹塑性模型，如图1。图1中为界面摩阻刚的应力分布规律。尤春安等利用Mindlin半空度系数，标志着剪应力发挥的强弱，其大小不但与间问题的位移解和Kelvin无限空间的位移解，分锚固层界面的物理力学性质有关，还取决于锚固体别导出了全长和非全长

4、注浆型锚固体应力分布的弹表面的粗糙程度、灌浆压力和灌浆次数等因素。实际工程应用中可通过P—S关系曲线反算获得，以综合反映上述多种因素对剪应力的影响。此模型收稿日期：2010—09—13作者简介：邵红旗(1982一)，男，工学硕士，助理工程师，河南反映了注浆体与锚固岩体之间的剪应力与剪切位移项城人，主要从事岩土工程施工技术工作。之间的函数关系，比较清晰地反映出两者之间的实GeologicalpropertiesofXujiapoziironoredepositandcausesofdepositformationLANHai—yang，LIAi—guo，YINB

5、ei—bei(GeologicalExplorationResearchInstituteofLiaoningProvincialMetallurgicalGeologicalExplorationBureau，Anshan114002，China)Abstract：Thebasicgeologicalconditions，stagesofformationandcausesofformationofXujiapoziironoredepositarediscussed．Keywords：Xujiapoziironoredeposit；geologicalpr

6、operties；studyofcausesofdepositformation14矿业工程第9卷第1期际应力情况，同时该模型简单明了，函数关系清位移表达式：晰，应用方便。不足之处就是没有反映出注浆体与“(z)一E—A—~—(5)’锚固岩体之间发生真实破坏时的应力情况，但对于o研究弹塑性状态下，即两者之间未发生破坏时的锚界面剪应力r的分布规律：固机制，此模型比较合理。儿)(z)=kF(6)由虎克定律可得到锚固体内轴力计算公式：-R圜P()一丢E一EA(7)螯Ⅲ将式(5)带人式(7)可得锚固段轴力：P()一F(8)SInn／elo点的摩阻力r。：弹性塑性界面位移

7、u一kFcoth(kl)(9)--—-．一当0点达到极限摩阻力时，锚杆达到极限承图1理想弹塑性荷载传递模型载力P，即：2锚固段应力分布的理论推导P一~0maxtanh(kl。)／k(10)由式(10)可知，因为tanh(kl)一(n—图2为预应力锚索锚固段受力分析示意图。其en)／(en+e～n)，无论志fd取任何值，tanh中l。为锚固段，F为拉拔荷载。建立坐标：由锚(kl。)都是一个恒<1的数，当kl=4时，tanh固段始端为原点o，指向孑L底方向为正方向。锚固(kl)一0．99967≈1，此时tanh(hi。)达到最大段界面采用理想弹塑性模型模拟，锚索达

8、到极限承值，即P达到最大值，记作P⋯，