盘式锚杆微观锚固机理数值模拟分析.pdf

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1、第65卷第1期有色金属(矿山部分)2013年1月doi：10．3969／j．issn．1671—4172．2013．O1．019盘式锚杆微观锚固机理数值模拟分析辛方超，孙世国，关宇(北方工业大学建筑工程学院，北京100144)摘要：盘式锚杆通过锚盘在土体中发挥作用，很大程度上提高了锚杆的极限拉拔力，表明盘式锚杆在微观锚固机理上有其自身的特殊性。通过MIDAS-GTS数值模拟软件进行建模，分析普通锚杆和盘式锚杆的微观锚固机理，总结出盘式锚杆的特点和优势，更好地指导盘式锚杆在工程实践中的应用。关键词：盘式锚杆；微观机理；数值模拟；极限

2、拉拔力中图分类号：TD353．6文献标识码：A文章编号：1671—4172(2013)010080—03NumericalsimulationO12microscopicanchoringmechanismofdiscboltsXINFangchao，SUNShiguo，GUANYu(CollegeofArchitecturalEngineering，NorthChinaUniversityofTechnology，Beijing100144，China)Abstract：Discboltsplayananchoringrolea

3、ndimprovetheultimatedrawingforcegreatlythroughtheanchordiscusedinthesoil．Thisphenomenonshowsthatdiscbolthasitsparticularityinmicroscopicanchoringmechanism．Thispapermakesmodelsandanalysesmicroscopicanchoringmechanismonconventionalanchorboltsanddiscboltsbynumericalsimul

4、ationsoftwareMIDAS—GTS，thensumsupthecharacteristicsandadvantagesofdiscbolts．thepurposeistOmaketheapplicationofdiscboltsbetterinengineeringpractice．Keywords：discbolts；microscopicmechanism；numericalsimulation；ultimatedrawingforce锚杆能很大程度地改善锚固土体的性能，在工出盘式锚杆与普通锚杆在微观加固方面的区别，

5、更程加固中的成效明显，因此在边坡治理、矿山巷道支好地指导盘式锚杆在实际加固工程中的应用。护以及地下工程等领域都有广泛应用口]。然而众多1力学模型的建立的锚杆理论研究表明，普通锚杆存在着自身的缺陷，尤其是在微观机理上，普通锚杆容易在锚固段的最从形式上讲，一个完整的锚固体系主要包括锚外端产生较大应力集中，不能充分调动整根锚杆的杆、灌浆体和周围围岩三部分。但本文主要针对的是抗力性能，影响锚杆整体抗拔力的发挥。与之相比，锚盘的存在对整根锚杆微观加固机理的影响，因此灌带盘锚杆可以通过锚盘发挥锚固作用，用锚盘调动浆体的因素不予考虑。周围围岩采

6、用实验室土样的周围岩体的抗剪能力，分担整体的拉拔力，能比普通属性，不考虑不同围岩对应力应变规律的影响。另外锚杆提高极限拉拔力数倍]。锚杆锚固的自由段由于不会受锚盘因素的影响，所以从加固形式上讲，盘式锚杆不同于分压锚索的只是对锚固单元锚固段的锚固规律进行模拟。锚盘多锚固单元的分压锚固，而是更接近于实际工程中的模拟，虽然实际工程中采用的是不同强度的混凝土的扩底支盘桩(Dx桩)。但与DX桩不同的是，盘式挤拓盘，但由于混凝土盘属性的确定性较复杂(与本锚杆受拉拔力、剪力上比DX桩要复杂很多，因此在身强度、混凝土盘的厚度都有关系)，因此采用统

7、一的应力应变规律等微观机理上也差别很大。本文运用钢盘代替，直径为15cm，高度为1am。盘间距采用MIDAS_GTs建模并进行数值模拟分析，将普通锚最小盘距，盘距的最优确定公式[3见公式(1)。杆和盘式锚杆的应力应变规律进行分析对比，并把===(1)不同锚盘数量的锚杆的微观规律进行比较，希望得式中：一直杆段的锚身直径；D一拓盘直径；f一盘基金项目：国家自然科学基金(41172250)。与盘之间土体承载力标准值；q一盘与盘之间土体作者简介：辛方超(1987一)，男，硕士研究生，岩土工程专业，主要从事锚杆课题研究。侧摩阻力标准值。82

8、有色金属(矿山部分)第65卷产生土体滑动的第二阶段，此时如果锚盘间距合适，采用最优间距，其滑动之后，虽然土体产生塑性变形，但整体滑动类似于加大直径的普通锚杆，其微观锚固规律与普通锚杆相近。在规范E中，锚杆的极限拉拔力值公式见式(2)。一∑7cdL(