考慮徑向約束力條件下的壓力分散型錨索內(nèi)力變化規(guī)律

王開俊

【摘 要】本文在對(duì)徑向約束力條件下的壓力分散型錨索內(nèi)力變化規(guī)律進(jìn)行研究的過程中，首先分析了接觸面滿足摩爾-庫倫強(qiáng)度條件時(shí)彈性理論解，最后總結(jié)了徑向約束力條件下的壓力分散型錨索內(nèi)力變化規(guī)律。

【關(guān)鍵詞】壓力分散型錨索；內(nèi)力變化規(guī)律

壓力分散型錨索主要是巖石錨固中新興的一種工程技術(shù)，其力學(xué)性能和張拉方法在某種程度上有著直接性的關(guān)系，荷載張拉方式在某種程度上將各單元鋼絞線的長(zhǎng)度對(duì)其受力的影響加以考慮，但將補(bǔ)償張拉過程中單元間錨固荷載的傳遞的影響作用直接忽略。本文在對(duì)徑向約束力條件加以考慮的同時(shí)，對(duì)其壓力分散型錨索內(nèi)力變化規(guī)律作了主要的研究分析。

一、接觸面滿足摩爾-庫倫強(qiáng)度條件時(shí)彈性理論解分析

通過對(duì)注漿體錨固段的情況加以考慮，受力分析對(duì)象采取注漿體軸線的方向一微段dz，圍巖對(duì)注漿體作用的正應(yīng)力用σ表示，圍巖對(duì)注漿體作用的剪應(yīng)力用t表示，注漿體的軸向應(yīng)力用σ2表示，并假設(shè)，注漿體和模擬巖土體主要為線彈性體，注漿體和模擬巖土體之間的界面和摩爾-庫倫準(zhǔn)則相符合，同時(shí)注漿體的橫截面受到均布應(yīng)力的作用。

注漿體微段的靜力平衡方程如式（1）所示：

注漿體與模擬巖土體之間的界面上滿足摩爾-庫倫條件時(shí)，如式（2）所示：

其物理方程如式（3）、式（4）所示：

注漿體與模擬巖土之間的界面上其受內(nèi)壓σ作用之后，無窮彈性平面中圓孔的位移解如式（5）所示：

注漿體的彈性模量和泊松比用E、μ表示，模擬巖土體的彈性模量和泊松比用E1、μ1表示，注漿體的半徑用a表示，模擬界面上的黏結(jié)力以及內(nèi)摩擦角用c、？漬表示。將式（2）和式（5）聯(lián)立，錨固段應(yīng)變力和剪應(yīng)力的理論解如式（6）、式（7）所示：

壓力分散型錨索進(jìn)行增序和分級(jí)循環(huán)加載，其第n單元的應(yīng)變力以及剪應(yīng)力依據(jù)于疊加原理，得到如（8）、（9）所示：

若模擬的黏結(jié)強(qiáng)度為20KPa時(shí)，=0.96時(shí)，μ=0.3。若模擬的黏結(jié)強(qiáng)度為60KPa時(shí)，=1.41時(shí)，μ=0.3。研究表明，隨著分級(jí)循環(huán)加載的不斷進(jìn)行，各個(gè)單元的應(yīng)變?cè)谀撤N程度上沿著桿長(zhǎng)方向逐漸減少，其1級(jí)承載體加載為1KN時(shí)，進(jìn)而引起了1～3個(gè)單元的應(yīng)變有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，同時(shí)各個(gè)單元的應(yīng)變峰值在某種程度上出現(xiàn)在承載體的附近。當(dāng)對(duì)2級(jí)承載體加載到600N時(shí)，2～3單元的應(yīng)變?cè)隽坑性龃蟮内厔?shì)，并存在某些突變點(diǎn)。3級(jí)承載體加載到600N時(shí)，3單元的應(yīng)變?cè)隽恐饾u增大，同時(shí)也具有突變點(diǎn)。

二、徑向約束力條件下的壓力分散型錨索內(nèi)力變化規(guī)律

式（6）主要是彈性狀態(tài)下壓力分散型的錨索錨固段剪應(yīng)力的表達(dá)式，其特征有三方面的表現(xiàn)：

一方面壓力型錨索錨固段受到的剪應(yīng)力和錨固力、水泥漿和巖土體之間的黏結(jié)強(qiáng)度在某種程度上有著直接性的關(guān)系，同時(shí)隨著加荷載的逐漸增大，其黏結(jié)強(qiáng)度相對(duì)較高，同時(shí)錨固段受到的剪應(yīng)力也就越來越大。

一方面不同的地質(zhì)條件，注漿體和巖土體將會(huì)有著不用的彈性模量，當(dāng)其比值相對(duì)較大時(shí)，剪應(yīng)力將會(huì)有著越均勻的分布，同時(shí)其分布曲線在錨索長(zhǎng)度方向的衰減將會(huì)越慢，同時(shí)其彈性模量比值也就相對(duì)較小，最大剪應(yīng)力也就相對(duì)較大，而其剪應(yīng)力分布也就逐漸集中。

另一方面一旦壓力分散型錨索存在1個(gè)承載體時(shí)，在600n荷載作用下，其剪應(yīng)力的分布主要在錨索前端的1/3長(zhǎng)度內(nèi)集中，但是在粉土中的壓力分散型錨索而言，其剪應(yīng)力有著相對(duì)較均勻的分布。在其分級(jí)加載的過程中，已經(jīng)加載的單元在某種程度上將會(huì)對(duì)后續(xù)加載單元的剪應(yīng)力增量產(chǎn)生相對(duì)較小的影響，甚至將單元間相互的影響直接忽略掉。

總之，在其分級(jí)加載的過程中，單元加載之將會(huì)對(duì)后續(xù)加載單元的應(yīng)變?cè)隽繋順O大的影響，同時(shí)已加載單元將會(huì)對(duì)后續(xù)加載單元的額剪應(yīng)力增量產(chǎn)生較大的影響，這就說明在某種程度上更應(yīng)該對(duì)單元間的相互影響加以考慮。

三、結(jié)語

本文通過對(duì)對(duì)徑向約束力條件下的壓力分散型錨索內(nèi)力變化規(guī)律進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，接觸面滿足摩爾-庫倫條件的彈性理論解在某種程度上對(duì)壓力分散型錨索注漿體分級(jí)循環(huán)加載后的應(yīng)變以及其剪應(yīng)力分布規(guī)律有著相對(duì)較好的描述，巖土體地質(zhì)條件相對(duì)顯著時(shí)，其彈性模量相對(duì)較高，同時(shí)也就有著相對(duì)較快的各單元的應(yīng)變和剪應(yīng)力衰減速率。

【參考文獻(xiàn)】

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（作者單位：鹽城市教師進(jìn)修學(xué)校）endprint