隧道全长粘结式锚杆有限元模拟分析研究

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1、第35卷，第4期公路工程V01．35．NO．42010年8月HighwayEngineeringAug．，2010隧道全长粘结式锚杆有限元模拟分析研究伍真川，曹文贵，彭波(1．湖南省高速公路管理局，湖南长沙410011；2．湖南大学岩土工程研究所，湖南长沙410082)[摘要]锚杆尤其是全长粘结式砂浆锚杆是隧道工程广泛应用的支护型式，但由于目前对全长粘结式砂浆锚杆支护作用力学机理认识不足，使其设计方法存在一定的局限性。针对某隧道工程，基于新型复合砂浆锚杆有限单元模型，采用非线性有限元分析了全长粘结式砂浆锚杆设计参数对支护效果的影响，并对隧

2、道变形与塑性区分布规律进行探讨，从而为隧道支护设计提供了参考依据，完善了隧道全长粘结式砂浆锚杆支护的理论与方法。[关键词]隧道工程；全长粘结式砂浆锚杆；有限元；支护[中图分类号]U455．71[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2010)04—0075—05StudyonFiniteElementSimulationofTunnelFullyGroutedBoltWUZhongchuan，CAOWengui，PENGBo(1．FreewayAdministrationofHunanProvince，Changsha410011

3、，China；2．GeotechnicalEngineeringInstituteofHunanUniversity，Changsha410082，China)[Abstract]Bolthasbeeninwideuseasakindofsupportintunneling，especiallyfullygroutedbolt．Butthedesignmethodforfullygroutedboltislimitedduetotheshortageofit’Ssupporteffectmechanismatpresent．Amiedat

4、onetunnel，theeffectionofthefullygrountedboltdesignparameterstosupportingeffectisanalyzedbytheelastic-plasticfiniteelementprogram．Theprogramisbasedonthenewcompositegroutedboltelement．Thedeformationanddistributionofplasticrangearealsodiscussed．Therulescanprovidethereference

5、tothetunnelsupportdesign．Andthetheryandtechniqueoffullygroutedboltusedintunnelingwillbeperfectedfurther．[Keywords]Tunneling；FullyGroutedBolt；FiniteElementMethod；Suppo~随着隧道工程的大量建设，以锚杆支护为主的研究促进了全长粘结式锚杆受力机理及其工程应用施工新奥法因其经济、简便和可靠等优点而得到了方面的研究。本文将在上述研究基础上，针对湖南广泛的应用和发展，其中，以全长粘结式锚

6、杆的省某高速公路隧道，采用文献[5—6]建立的有限元应用最为广泛，但其在受力机理及对隧道围岩支护分析模型进行开挖支护分析，并以此为基础探讨锚作用方面仍存在诸多问题，有必要进行深入研究。杆长度、不同锚杆布置方式与锚杆支护时机对隧道目前，针对全长粘结式锚杆受力与支护特性，众开挖后围岩的影响，进而对比分析锚杆支护与复合多学者进行了相关研究，尤春安利用Mindlin解式衬砌支护对围岩受力的影响，以便为工程设计与推导出全长粘结式锚杆受力弹性解，朱焕春等对施工提供借鉴。张拉荷载下全长粘结锚杆的工作机理进行了试验研1工程地质概况究，姚显春等基于剪切模型

7、分析了隧洞中全长粘结式锚杆的受力，曹文贵等建立出全长粘结砂浆湖南省宁道高速公路某隧道穿过均质砂岩段，锚杆的复合分析模型，并进行了工程实例分析，彭按围岩分类法及地质勘查报告知属IV类围岩。隧波对隧道全长粘结式锚杆支护机理及其有限元道采用新奥法全断面一次开挖，开挖后紧随掌子面，模拟方法进行了研究，方勇等对全长粘结式锚杆立即施作喷锚支护，待量测洞周边位移趋于稳定时，与隧道围岩相互作用进行了研究，江波对多段型再施作二次模注衬砌。围岩及支护有关物理力学参与全长粘结型锚杆锚固机理进行了对比分析。上述数见表1，复合锚杆单元中粘结界面材料的粘聚力c[收稿

8、日期]2010—06—10[作者简介]伍真川(1970-)，男，湖南常德人，高级工程师，主要从事公路路基与隧道工程施工与管理工作。76公路工程35卷=2．94MPa，内摩擦角=50。；粘结界面