砂浆锚杆锚固段锈蚀胀裂过程的数值模拟及分析

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1、第25卷第7期岩石力学与工程学报Vol.25No.72006年7月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJuly，2006砂浆锚杆锚固段锈蚀胀裂过程的数值模拟及分析夏宁，任青文，李宗利(河海大学土木工程学院，江苏，南京210098)摘要：为研究砂浆锚杆锚固段的锈蚀胀裂过程，将杆体表面锈蚀产物的体积膨胀作用转化为虚拟径向位移直接作用在杆体孔洞周围，提出杆体发生均匀锈蚀和不均匀锈蚀时，根据锈蚀量确定虚拟锈胀位移的方法。用有限元软件ANSYS8.0中基于弥散固定裂缝模型的具有开

2、裂功能的Solid65单元对砂浆锚杆锚固段保护层的锈蚀胀裂过程进行数值模拟。应用算例说明，在锈蚀量相等的情况下，杆体发生均匀锈蚀和不均匀锈蚀时，砂浆保护层的开裂程度是明显不同的，锈蚀对砂浆保护层的破坏程度是不一样的，由此提出在进行锈胀预测时均匀锈蚀假定应慎用的观点。关键词：岩土力学；锚杆；锈蚀；保护层；胀裂；数值模拟中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2006)07–1481–05NUMERICALSIMULATIONANDANALYSISOFCOVERSPLITTINGDUETOCORRO

3、SIONINANCHORAGEZONEOFBOLTSXIANing，RENQingwen，LIZongli(CollegeofCivilEngineering，HohaiUniversity，Nanjing，Jiangsu210098，China)Abstract：Toinvestigatetheprocessofcoversplittingduetocorrosionintheanchoragezoneofbolts，thedummyradialdisplacementsloadedontheholeinwallof

4、boltsareusedtosimulatetheexpansionofcorrosionproductsoverlayingabovebolts.Thedummydisplacementscanbedeterminedaccordingtothequantityofironcorrodedwhenuniformornonuniformcorrosionoccurstobolts.Thenthesplittingofthemortarcoverduetothecorrosionintheanchoragezoneofb

5、oltsisnumericallysimulatedbyuseofelementSolid65withthefunctionofcrackingbasedonthesmearedfixedcrackmodelinthefiniteelementsoftwareANSYS8.0.Byuseofanexample，itisprovedthatwhenthecorrosionquantityareequal，thecracksinthemortarcoverandthedestructiveeffectsareobvious

6、lydifferentaroundboltsuniformlyandnonuniformlycorroded，sotheassumptionofuniformcorrosionshouldbeadoptedwithcautioninthepredictionoftime-to-corrosioncracking.Keywords：rockandsoilmechanics；bolt；corrosion；cover；splitting；numericalsimulation于软弱破碎的不良地质环境中，如果此时周围存在1引言

7、侵蚀性介质，该类介质就有可能通过岩体裂隙、地下渗流通道，以地下水为载体，以渗透的方式穿透锚杆的加固对象主要是岩(土)体和混凝土，主锚杆的砂浆保护层，到达杆体表面，诱发锈蚀。尤要应用于大坝加固、边坡控稳、基坑支挡、大跨度其是目前广泛采用的单孔单一锚固型锚杆，其锚固地下洞室支护、矿井和隧洞围岩加固、结构的抗倾、体在工作时受拉，易开裂，为地下水的渗入提供了[1][2]抗浮等工程。这些工程的特点决定了锚杆经常处通路，杆体发生锈蚀的可能性较大。锚杆锈蚀会收稿日期：2005–01–14；修回日期：2005–04–05基金项目：国家

8、自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江水电开发联合研究基金项目(50539030)作者简介：夏宁(1977–)，女，博士，1999年毕业于扬州大学建筑工程专业，现为讲师，主要从事水工结构安全度方面的教学与研究工作。E-mail：shirleyhhu@163.com·1482·岩石力学与工程学报2006年导致砂浆保护层开