FLAC3D中锚杆剪切断裂的数值实现与应用

论文摘要

针对地下工程中锚杆剪切断裂这一常见问题,提出锚杆在剪切荷载作用下的全过程形变力学模型,并基于FLAC3D软件平台,采用FISH语言将该力学模型嵌入PILE单元,得到修正的PILE结构单元。分别采用原始PILE单元与修正PILE单元,进行锚杆剪切试验与单弱面层状岩体隧道锚杆支护的对比分析。结果表明:修正单元可以实现锚杆在剪切荷载作用下的塑性变形与断裂,即当剪力达到抗剪能力极限值时,锚杆进入塑性残余变形阶段;当剪切应变达到极限剪切应变时,锚杆剪切破断,杆体的轴力和剪力突变至0并保持恒定;在进行围岩稳定性分析时,对于承受较大剪力的锚杆而言,无需考虑锚杆的剪断效应会同时夸大锚杆的抗拉与抗剪支护能力;单弱面层状岩体中,锚杆剪断会弱化支护系统对围岩形变的约束能力,但锚杆的剪断位置以及约束能力减弱的程度与层理面的倾角有关。

论文目录

• 1 FLAC3D中PILE单元力学特性
•   1.1 PILE单元基本特性
•   1.2 PILE单元剪力学特性
•   1.3 PILE单元拉伸力学特性
• 2 PILE单元剪断力学模型的实现
•   2.1 锚杆剪力学模型
•   2.2 PILE单元剪断力学模型的数值实现
• 3 锚杆剪断力学模型的验证
• 4 锚杆剪断力学模型的应用
•   4.1 数值模型
•   4.2 计算结果分析
•     4.2.1 锚杆断裂力学特性
•       1) 剪断锚杆单元
•       2) 锚杆拉断单元
•       3) 内力沿杆体的分布规律
•       4) 锚杆支护体系断裂过程
•     4.2.2 不同倾角条件下锚杆的断裂过程
•     4.2.3 与原始PILE单元结果的比较
•       1) 锚杆受力
•       2) 围岩特征位移
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张志强,刘银,赵梓彤,李化云

关键词: 隧道支护,锚杆,结构单元,剪切断裂,层状岩体,围岩稳定性

来源: 中国铁道科学 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,西华大学土木建筑与环境学院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51678503,51878572),国家自然科学基金青年基金资助项目(51608450)

分类号: U455.7

页码: 59-68

总页数: 10

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