【硕士】锚杆受力对巷道围岩松动圈内岩块连接数值模拟

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内容简介

　　摘要：巷道开挖后，围岩会形成一个松动圈，产生卸载现象，松动圈内岩体不再承受上覆岩层的载荷，只承受自身的重力载荷。如果巷道顶板为层状岩体，在松动圈内会形成砌体结构，若砌体结构不能自稳，可向其内部打锚杆帮其稳定。本文基于有限元法模拟了全长粘结式锚杆的受力特点，得到锚杆在拉拔作用下的剪应力分布规律及其与岩性的关系；基于围岩松动圈理论和砌体梁“S-R”稳定性理论，对位于松动圈内岩体卸载形成的砌体结构进行锚杆支护，建立了锚杆支护岩块连接体的数值模型，模拟分析了锚固体中锚杆和岩块的相互作用关系、锚固体应力分布规律和锚杆的受力特点。 1）全长粘结式锚杆的最大剪应力数值大且靠近孔口；岩体越坚硬，剪应力分布越集中，岩体越松软，剪应力分布越均匀。 2）锚固体的应力分布集中在接触铰点处。通过锚杆的轴向应力分布曲线，说明锚杆受力在连接岩块接触面最大，其它部分较小。对两层锚固体，锚杆受拉应力作用；对三层及三层以上锚固体，两侧锚杆受压应力作用，中间锚杆受拉应力作用。 3）通过模拟锚杆受力最大值随岩体弹性模量、粘聚力的变化，归纳出岩体弹性模量与锚杆受力成一定的比例，而粘聚力的大小对锚杆受力状态影响较小，可以忽略。运用锚固体中锚杆的安全状态表达式对模拟得结果进行验算，说明锚固体是稳定的。　　

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