系统锚杆对节理岩体等效凝聚力影响数值试验初探

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1、第35卷第9期煤炭学报Vol．35No．92010年9月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYSep．2010文章编号:0253－9993(2010)09－1440－06系统锚杆对节理岩体等效凝聚力影响数值试验初探1，21黄耀英，郑宏(1.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071;2.三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002)摘要:将加锚节理岩体等效弹黏塑性模型改进为等效黏弹塑性模型，分别采用Maxwell元件、Kel-vin元件和Bingham元件串联来描述岩石、节理和锚杆的瞬时弹性变形、黏弹性变形和黏塑性变形，推导了相应的有限元计

2、算公式，并研制了相关的有限元计算程序，然后采用数值试验方法研究了系统锚杆对节理岩体等效凝聚力的影响，认为系统锚杆对节理岩体等效凝聚力的贡献与岩体的硬软、锚杆的体积占有率、节理间距、节理倾角、锚杆倾角和受力状态等有关。关键词:锚杆;节理岩体;凝聚力;数值试验;流变模型中图分类号:TD353.6文献标志码:APreliminarystudyofreinforcedeffectforjointedrock’sequivalentcohesionwithsystemanchorrodbynumericaltest1，21HUANGYao-ying，ZHENGHong(1．StateKeyLabo

3、ratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofScience，Wuhan430071，China;2．CollegeofHydraulic＆EnvironmentalEngineering，ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang443002，China)Abstract:Onthebasisoftheimprovementofequivalentelasto-viscoplasticitymodelofboltedj

4、ointedrocktotheequivalentvisco-elasto-plasticitymodel，theinstantelasticdeformation，viscoelasticdeformationandviscoplasticityde-formationofrock，jointandboltweredescribedbyusingofMaxwellmodel，KelvinmodelaswellasBinghammodelinseries;thecorrespondingformulaswerededucedandthecorrespondingFEMcomputatio

5、nalprogramwasdevelopedaswell，thenreinforcedeffectforjointedrock’sequivalentcohesionwithsystemanchorrodwasstudiedbynumericaltest．Reinforcementeffectforjointedrock’sequivalentcohesionwithsystemanchorrodinmanyfactors，suchasjoint-edrock’srigidity，boltoccupancyrate，joint’sdipangle，jointspacing，systemb

6、olt’sdipangleandjointedrock’sstressstateandsoon，werediscussed．Keywords:bolt;jointedrock;cohesionforce;numericaltest;rheologicalmodel用有限单元法对加锚节理岩体进行分析时，可以岩体等效流变模型能更好地反映加锚节理岩体的变采用两类模拟方法:锚固件和结构面的离散模拟以及形和破坏机理，但要获得岩块、节理和锚杆各自分担［4］锚固件和结构面的等效模拟。当锚杆的数量很多时，的应力的计算较复杂。张玉军等对锚固正交各向采用锚固件和结构面的等效模拟优势明显。迄今，加异性岩体的本

7、构关系和破坏准则进行了研究，其对锚［1－15］锚节理岩体等效模拟的研究成果非常丰富。杆的等效处理欠缺一般性。分析可知，Pande、Chen［1］Pande等提出岩块与节理串联然后与锚杆并联的和张玉军等提出的等效模型得到的加锚节理岩体的加锚节理岩体等效流变模型较实用，且简单易行。弹性矩阵为正交各向异性体，且弹性矩阵非主对角线［2］［3］［5］Chen、Pande和Chen、Egger等基于应变叠加、应上不可避免地出现负元素。张强勇、朱