【碩士】錨桿受力對巷道圍巖松動(dòng)圈內(nèi)巖塊連接數(shù)值模擬

內(nèi)容簡介

　　摘要：巷道開挖后，圍巖會(huì)形成一個(gè)松動(dòng)圈，產(chǎn)生卸載現(xiàn)象，松動(dòng)圈內(nèi)巖體不再承受上覆巖層的載荷，只承受自身的重力載荷。如果巷道頂板為層狀巖體，在松動(dòng)圈內(nèi)會(huì)形成砌體結(jié)構(gòu)，若砌體結(jié)構(gòu)不能自穩(wěn)，可向其內(nèi)部打錨桿幫其穩(wěn)定。本文基于有限元法模擬了全長粘結(jié)式錨桿的受力特點(diǎn)，得到錨桿在拉拔作用下的剪應(yīng)力分布規(guī)律及其與巖性的關(guān)系；基于圍巖松動(dòng)圈理論和砌體梁“S-R”穩(wěn)定性理論，對位于松動(dòng)圈內(nèi)巖體卸載形成的砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨桿支護(hù)，建立了錨桿支護(hù)巖塊連接體的數(shù)值模型，模擬分析了錨固體中錨桿和巖塊的相互作用關(guān)系、錨固體應(yīng)力分布規(guī)律和錨桿的受力特點(diǎn)。 1）全長粘結(jié)式錨桿的最大剪應(yīng)力數(shù)值大且靠近孔口；巖體越堅(jiān)硬，剪應(yīng)力分布越集中，巖體越松軟，剪應(yīng)力分布越均勻。 2）錨固體的應(yīng)力分布集中在接觸鉸點(diǎn)處。通過錨桿的軸向應(yīng)力分布曲線，說明錨桿受力在連接巖塊接觸面最大，其它部分較小。對兩層錨固體，錨桿受拉應(yīng)力作用；對三層及三層以上錨固體，兩側(cè)錨桿受壓應(yīng)力作用，中間錨桿受拉應(yīng)力作用。 3）通過模擬錨桿受力最大值隨巖體彈性模量、粘聚力的變化，歸納出巖體彈性模量與錨桿受力成一定的比例，而粘聚力的大小對錨桿受力狀態(tài)影響較小，可以忽略。運(yùn)用錨固體中錨桿的安全狀態(tài)表達(dá)式對模擬得結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，說明錨固體是穩(wěn)定的?！　?

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