快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用_江文武
FLAC_3D的锚杆拉拔数值模拟试验_江文武
图 3 网格剖分图
szz
Z sxx X
锚杆
X Y
sxx
沿锚杆轴 向施加固 定的速度 v
szz 7.5m
10 m 5 m 限制 Y 方向的位移
图 4 锚杆拉拔数值模型示意图
为了模拟锚杆拉拔过程中的影响因素，即影 响锚杆锚固的效应的因素：1） 模拟了在同样的外 部条件下，唯有浆体的摩擦角（ φg = 00 ，100 ，200 ， 300 ，400 ） 不同的条件作用下沿着锚杆轴向、径向 锚杆的应力与应变的分布规律以及锚杆的锚固 力、浆体界面上的剪应力分布特征；2） 模拟了在 同样的外部条件下，唯有浆体有效围压（ σm = 0， 2，4，6，8 MPa） 不同的条件作用下沿着锚杆轴向、 径向锚杆的应力与应变的分布规律以及锚杆的锚 固力、浆体界面上的剪应力分布特征；同时还模拟 了锚杆在拉拔过程中，锚索与岩体间的界面发生 剪切屈服、产生滑动直至拉拔破坏具体过程.
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哈尔滨工业大学学报
第 41 卷
变形和强度起着重要的作用［1 ～ 4］. 加锚岩体的数 值模拟方法大都还是基于有限元法，但一般都过 低估计锚固效果. 然而 FLAC － 3D 即三维快速拉 格朗日分析方法的出现，又为锚杆在岩体锚固机 理提供了新的机遇. 本文就锚固体的摩擦角、有效 围压等对锚杆锚固性能的影响作了分析，对锚杆 拉拔过程中锚杆锚固失效的特点进行了探索，并 将现场试验与数值模拟计算进行了对比和分析.
3 数值模拟试验结果
通过多种方案的数值模拟试验可知图 5（ a） 是现场试验得到一系列的力与位移之间的曲线， 从图 5（ a） 中得知锚杆直径为 15. 2 mm 的锚杆锚 固力 = 17 t / m. 图 5（ b） 是根据现场的地质条件建 模后计算得到的锚杆所受力与位移之间的曲线， 图 5（b）中显示当锚杆自由端施加的力小于某一 值时，力与位移基本成正比关系，当力达到一定值 即锚 固 力 时，力 保 持 不 变，而 位 移 呈 无 限 增 大 趋 势，说明锚杆已经整体失稳，锚固作用失效，图 6
锚杆拉拔力试验报告
锚杆拉拔力试验报告1.引言锚杆是一种常用于土木工程中的支撑装置，其主要功能是固定和稳定地下结构或地表结构。
为了确保锚杆的安全可靠性，需要进行拉拔力试验来评估锚杆的抗拉性能。
本报告将介绍一次锚杆拉拔力试验的过程和结果。
2.实验目的本次试验的目的是评估锚杆的抗拉性能，包括抗拉强度、变形能力以及破坏形态等方面。
通过试验结果的分析，可以为工程设计人员提供有关锚杆的可靠性和安全性的参考信息。
3.实验方法3.1实验材料本次试验选用的锚杆材料为XX型号的高强度合金钢，直径为XX mm，长度为XX mm。
试验所需的其他材料包括锚固液、试验设备等。
3.2实验设备本次试验使用了一台电动液压拉拔试验机，能够提供连续的恒定速度拉拔力。
试验机的拉拔头能够与锚杆连接并施加拉拔力。
试验机还配备了一套数据采集系统，可用于记录拉拔过程中的加载力和位移数据。
3.3实验步骤3.3.1准备工作根据试验设计，选择适当的试验锚杆和试验参数，并进行相应的准备工作，包括清洁试验材料、安装试验装置等。
3.3.2试验操作将试验锚杆安装到试验设备上，并进行调试，确保试验装置的正常运行。
根据试验设计，通过试验机施加拉拔力，并记录相应的拉拔力和位移数据。
3.3.3试验结束当锚杆发生破坏或实验达到设计要求时，停止拉拔试验。
记录并整理试验数据，并对试验结果进行分析和总结。
4.实验结果根据本次试验所得的数据，绘制拉拔力-位移曲线，并计算出相应的最大拉拔力、线性变形范围、抗拉强度等参数。
5.结果分析根据试验结果的分析，得出以下结论：5.1锚杆的抗拉强度符合设计要求；5.2锚杆在拉拔过程中出现了一定程度的变形，但变形范围在可接受的范围内；5.3锚杆的破坏形态表明其具有良好的延性和韧性。
6.结论通过本次试验，我们得出以下结论：锚杆具有良好的抗拉性能，能够满足设计要求。
工程设计和施工人员可以根据本试验结果，合理选用和设计锚杆以确保工程的安全可靠性。
7.建议鉴于本次试验的局限性，建议在进一步的工程实践中，继续开展更多锚杆拉拔力试验，以获得更加全面和准确的数据，为工程设计和施工提供更好的参考信息。
锚杆拉拔试验技术措施
极限抗拔力等指标，评估锚杆性能。
数据存储与归档
03
将试验数据进行存储和归档，方便后续查询和分析。
异常情况处理措施
异常情况识别
在试验过程中，密切关注锚杆的变形、破坏以及试验设备的运行情 况，及时发现异常情况。
异常原因分析
对异常情况进行分析，找出原因，如锚杆质量问题、试验操作不当 等。
异常处理
根据异常原因采取相应的处理措施，如更换锚杆、调整试验参数等， 确保试验结果的准确性和可靠性。
04
锚杆拉拔试验结果分 析与评价
数据整理与统计方法论述
数据整理
对试验数据进行整理，包括试验时间、试验地点、锚杆类型、拉拔力等，确保 数据的准确性和完整性。
统计方法
采用合适的统计方法对试验数据进行处理，如平均值、标准差、变异系数等， 以反映数据的集中程度和离散程度。
结果评价指标体系建立
评价指标
根据工程要求和锚杆类型，建立合适的 评价指标，如拉拔力、位移、弹性模量 等。
锚杆拉拔试验技术措施
汇报人： 日期:
目录
• 试验前准备工作 • 锚杆拉拔试验原理及方法 • 锚杆拉拔试验过程控制要点 • 锚杆拉拔试验结果分析与评价 • 锚杆拉拔试验影响因素及优化建议 • 安全生产管理与环境保护要求
01
试验前准备工作
设备与材料准备
锚杆拉拔试验机
选择适当规格和型号的锚杆拉拔试验机，确保其性能稳定、操作 简便。
试验设备精度
拉拔试验设备的精度和稳定性对试验 结果的准确性和可靠性具有重要影响 。
优化建议提出
选择合适的锚杆材料
确定合理的锚固长度
根据工程需求和地质条件，选用具有优良 力学性能的锚杆材料。
根据锚杆材料的力学性能和工程需求，确 定合理的锚固长度，确保试验结果的准确 性。
快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用
文采用文献 ［］中提出的锚单元来描述锚杆 （ ７ 索） 与岩体界面的相互作用以及锚杆 （ 索）的轴向力学
收稿 日期 ：２０ —３０ ；修订 日期 ：２ ０ —６０ ０ ７０—９ ０ ８０ —４
基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 （９ ０ ０ ７ ；教育部 “ ５８４０） 优秀青年教师资助计划”资助项 目 （ Ｙ 一１ ４ Ｅ ＴＰ２ ３ ）
作者简介：江文武 （ ９ ５ ） １ ７～ ，男 ，江西赣州人 ，讲师 ， 博士研究生。
第６ 期
快 速拉格 朗 日法在锚 杆拉 拔数值模 拟试 验方面的运用
能 的影 响 ，探 索锚杆拉 拔过程 中锚杆 锚 固效应 失效
强度起着重要的作用 ，但 目前锚杆和围岩相互作用 的机 理 还 不 是 很 清 楚 ＿］ １ ，主要 通 过 现 场 观 测 Ｉ 、 ６ ］ 实验测试或经验公式来分析锚杆对岩体力学性质的
影响 。加锚岩体 的数值 模拟 方法 大部分仍基 于有 限 元法 ，而有 限元 法一 般都过低 估计 锚 固效 果 ，三 维 快速拉 格 朗 日分析方 法 的出现 ，弥补 了这 方面存 在
岩体锚固技术适用于地质条件较差的岩体边坡
稳定加 固 、隧 洞 的 支 护 和 混 凝 土 结 构 的增 强加 固 等 ，在 交通工 程 、矿业 工程 、水利 工程等 被广泛 运 用 。锚 杆作 为主要 的加 固手 段 ，对 岩体变 形和结 构
特征 ，在文献 Ｅ］的研究基 础上 ，分析锚固剂和 ８ 锚 杆 问的摩擦 角以及浆 体的有 效 围压 对锚杆锚 固性
快 速拉 格 朗 日法在 锚 杆拉 拔 数值 模 拟 试 验方 面 的运 用
锚杆拉拔试验.
锚杆拉拔试验.锚杆拉拔试验。
引言。
在土木工程中，锚杆是一种常用的地基加固材料，通常用于支撑或固定结构物体，如桥梁、建筑物或者其他工程设施。
为了确保锚杆的质量和稳定性，需要进行拉拔试验来评估其性能。
本文将介绍锚杆拉拔试验的原理、方法和意义，以及在实际工程中的应用。
一、原理。
锚杆拉拔试验是通过在锚杆上施加拉力来评估其抗拉性能。
在进行试验之前，需要确定拉拔试验的目的和要求，包括试验材料的规格、试验条件、试验方法和试验结果的评定标准。
通常情况下，锚杆拉拔试验需要遵循相关的国家标准和规范，如《钢筋混凝土结构工程质量检测标准》（GB 50367-2013）等。
二、方法。
1.试验准备。
在进行锚杆拉拔试验之前，首先需要准备试验样品和试验设备。
试验样品通常是从现场取样或者是在实验室中制备的，需要保证其符合规定的尺寸和质量要求。
试验设备包括拉拔试验机、传感器、数据采集系统等，用于施加拉力并记录试验过程中的各项参数。
2.试验过程。
在进行试验之前，需要对试验样品进行表面处理，包括清洁和涂刷防腐涂料等。
然后将试验样品安装到拉拔试验机上，并根据试验要求施加预定的拉力。
在试验过程中，需要实时监测试验样品的变形和应力，以及试验机的工作状态和试验数据。
同时，还需要对试验样品进行定期检查和记录，以确保试验过程的可靠性和准确性。
3.试验结果。
试验结束后，需要对试验样品的拉拔性能进行评定和分析。
通常情况下，主要包括试验样品的抗拉强度、变形特性、破坏形态等。
根据试验结果，可以对试验样品的质量和性能进行评估，并据此为工程设计和施工提供参考。
三、意义。
锚杆拉拔试验是评估锚杆性能的重要手段，具有以下几点意义：1.质量控制。
通过拉拔试验可以对锚杆的质量进行检测和评估，确保其符合设计要求和施工标准。
同时，还可以及时发现和排除存在的质量问题，提高工程质量和安全性。
2.工程设计。
拉拔试验结果可以为工程设计提供可靠的参考数据，包括锚杆的抗拉强度、变形特性等，为结构设计和施工方案的确定提供科学依据。
锚杆拉拔试验方案
锚杆拉拔试验方案1. 引言锚杆是土木工程中常用的一种地基加固材料，用于增加地基的稳定性和抗震性能。
为了确保锚杆的稳定和可靠性，需要进行拉拔试验来评估其承载力和变形特性。
本文将提供一种锚杆拉拔试验的方案，包括试验设备、试验步骤、数据处理等内容。
2. 试验设备•拉拔试验机：用于施加拉拔载荷并测量试验杆的变形和承载能力。
•变形测量仪：用于测量试验杆的变形情况，可选用激光扫描仪或传感器测量。
•载荷传感器：用于测量试验杆所受拉拔载荷的大小。
•数据采集系统：用于采集和记录试验参数、测量数据等。
3. 试验步骤3.1 准备工作•清理试验场地，并确保平整而无杂物。
•检查试验设备是否正常运行，并进行必要的校准和测试。
•安装试验杆，确保其牢固固定在地基中。
3.2 载荷施加•在试验杆上安装载荷传感器，并连接到数据采集系统。
•开始施加拉拔载荷，可根据需要逐渐增加载荷的大小。
•每次施加载荷时，记录并记录载荷大小、试验杆的变形情况等数据。
3.3 变形测量•在试验杆上安装变形测量仪，并校准仪器。
•定期测量试验杆的变形情况，记录并记录变形值和加载载荷大小。
•变形测量可通过激光扫描仪或传感器进行，具体方法根据实际情况选择。
3.4 试验终止•当试验杆的变形达到一定极限或载荷达到预定目标时，停止施加拉拔载荷。
•记录试验终止时的载荷值和试验杆的变形值。
4. 数据处理4.1 载荷-变形曲线绘制•将试验期间记录的载荷和变形数据导入数据处理软件。
•绘制载荷-变形曲线，以评估试验杆的承载能力和变形特性。
4.2 强度参数计算•根据载荷-变形曲线，计算试验杆的峰值承载力和残余变形等参数。
•可以通过拟合实验数据和应变计算公式等方法进行计算。
4.3 结果分析•将计算得到的强度参数与设计要求进行比较。
•分析试验结果，评估试验杆在拉拔载荷下的性能。
5. 结论通过对锚杆进行拉拔试验，可以评估其承载能力和变形特性，为土木工程中的地基加固设计提供依据。
本文提供了一种锚杆拉拔试验方案，包括试验设备、试验步骤和数据处理。
锚杆(索)拉拔试验分析系统的开发与应用
｛ ｕｉ ａ ｅ ｆ ｕｌ Ｒ ｓａ ｃ Ｆ ｚ ｏ ３ ０ ２ ） Ｆ ｊ ｎ Ａｃ ｄ ｍｙｏ ｉ ｅ ｅ ｒｈ ｕ ｈ ｕ ５ ０ ５ ａ Ｂ ｄ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂ ｓ ｓ ａｄａｃｐａ ｃ ｓ ｆ ｎｈ ｒ ａ（ｏ ｅ ｈ ｖ ｎｉ ｏ ｔｎ ｏｉｏ ｅ ｎ ｈ ｒ ａ （ｏ ｅ ｐｏｅｔ ｔｅ ｒｄ— ｓｒｃ ： ａｉ ｔ ｔ ｎ ｃｅｔｎ ｅｔ ｔ ｃｏ ｒ ｒｐ ） ａｅａ ｃｅ ｅ ｏａ ｂ ｍｐ ｒａ ｔ ｓｔ ｎｉ ｔ ｃｏ ｒｒｐ ） ｒｊｃ。 ｈ ａ ｉ ｐ ｉ ｎｈ ａ ｂ ｔ
越广泛 ， 与传统 的桩 、 、 、 撑 等支护 方法相 比 ， 杆 和锚 板 墙 管、 锚
索锚 固技 术具 有 造 价 低 、 期 短 、 工 占地 空 间 少 、 护 及 时 快 速 以 支
及安 全稳定性 好等特点 ， 其综合经济技术 效益显著 。锚杆和 ］
锚 索 的基 本 试 验 和 验 收 试 验 是 检 验 设 计 的可 行 性 及 施 工 质 量
（ｏ ｅ ｔｓ ｌａ ａｃ ｌｔ ｎ ａ ｄｔｓ ｄ ｔ ｎ ｌｓ ．Ｔ ｉ ａ ａｙ ｉ ｓ ｓｅ ｃ ｎｃ ｌ ｌ ｅｔｓ ｌ ｄ ｖ ｌｅａ ａ ｖ ｌ， ห้องสมุดไป่ตู้ ｈ ｒ ｏ ｅ ｄｆ ｒ ｐ ） ｅ ｔ ｏ ｄｃ ｌｕａｉ ｎ ｔ ａａａ ａｙ ｉ ｈｓ ｎ ｌｓｓ ｙ ｔｍ ａ ｕａ ｔ ｏ ａｕ ｔ ｌｌ ｅ ａ ｃ ｏ ｐ 。 ｉ ｏ ｅ ｓ ａ ｃ ｔ ｅ ａ ｌｅ ｓ ｒ －
单元钢绞线长度不 同而 引起 的荷载差异 ， 使得在最终锁定状态
时 各 单 元 钢 绞 线 处 于 相 同 的 应 力 状 态 。 以 三 单 元 共 六 柬 压 力
锚杆拉拔试验技术措施
锚杆拉拔试验技术措施概述锚杆拉拔试验是评价锚杆在岩体中的承载能力和连接质量的一种重要方法。
它能够直接评估锚杆固结力的大小，为锚杆的设计和施工提供技术参考和质量控制。
本文将介绍锚杆拉拔试验的基本原理，以及涉及到的实验室设备，实验方法和技术措施。
基本原理锚杆拉拔试验通过对锚杆施加拉拔荷载的方式，评估其在地质体中的承载能力和连接质量。
当锚杆在地质体中承受荷载时，将引起岩土体的变形，导致岩土体的应力分布发生变化。
根据弹性力学理论，荷载的大小和岩土体变形的大小是成正比的。
因此，通过对锚杆施加不同大小的拉拔荷载，可以评估锚杆在地质体中的承载能力和连接质量。
实验设备锚杆拉拔试验需要使用专用实验设备来进行。
一般情况下，实验设备由下列部分组成：•拉拔机：用于施加拉拔荷载；•岩土体模拟装置：用于模拟岩土体；•引伸计：用于测量拉拔荷载下的变形量；•荷载传感器：用于测量荷载大小。
实验方法实验准备在进行锚杆拉拔试验之前，需要进行一些实验准备工作。
首先，需要确定试验的设计荷载值和试验次数。
然后，需要选择适合的试验装置和试验样品。
试验装置和样品应当符合规范规定，并尽量与实际工程情况相符合。
另外，还需要对试验设备进行校准和检查，确保实验结果的准确性。
实验过程•设置试验参数：根据试验设计要求设置试验参数，包括荷载大小、应变速率和试验时间等参数。
•安装试验样品：将锚杆样品安装在岩土模拟装置中，然后连接引伸计和荷载传感器。
•施加拉拔荷载：启动拉拔机，施加预定荷载，同时实时记录引伸计的读数和荷载传感器的荷载读数。
直至达到预定荷载值或样品发生破坏。
•数据处理：根据实验数据计算锚杆的承载能力和连接质量，并进行分析和比较。
技术措施锚杆拉拔试验是一项极其重要的实验工作，要求严谨的操作流程和技术措施。
下面介绍几项必要的技术措施：1.样品准备：锚杆拉拔试验的关键在于样品的制备，需要根据规范按照正确的方法进行制备。
在样品制备过程中，需要注意材料的选取和处理，以及试样的准确度和稳定性等问题。
锚杆拉拔数值模拟试验研究
锚杆拉拔数值模拟试验研究
赵能;陶文斌;沈仁为;胡阳;李宏亮;唐彬
【期刊名称】《福建建材》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】为了控制深部软岩巷道围岩变形,设计了锚杆拉拔正交试验,采用ABAQUS模拟了不同锚固因素对锚固承载特性的影响,并分析了不同影响因素的作用效果。
研究表明,锚杆拉拔失效首先发生在锚杆与岩体黏结界面,锚杆拉拔锚固失效经历了初始弹性、短暂硬化、硬化、软化的动态阶段,不同的锚固因素对锚杆的承载效果产生了不同的影响,并且这些影响在拉拔失效的发展过程中也有所区别。
其中,锚杆直径对锚杆极限拉拔力影响程度显著,并且极限拉拔力的大小与锚杆直径和锚固长度呈正相关。
这些研究结果对于深部软岩巷道的设计和支护具有重要的指导意义。
【总页数】4页(P10-13)
【作者】赵能;陶文斌;沈仁为;胡阳;李宏亮;唐彬
【作者单位】安徽理工大学土木建筑学院;安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;淮南矿业(集团)有限责任公司;安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG3
【相关文献】
1.快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用
2.FLAC_3D的锚杆拉拔数值模拟试验
3.可回收式锚杆拉拔试验的数值模拟与影响因素分析
4.抗浮锚杆现场拉拔试验及数值模拟研究
5.螺纹钢锚杆锚固岩石拉拔试验过程精细化数值模拟研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用
快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用江文武;徐国元;马长年【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2008(029)006【摘要】为研究主要影响锚杆锚固力的因素、锚杆在拉拔过程中整体失稳的规律等,采用三维显式有限差分法,建立锚杆拉拔数值仿真模型,进行计算机模拟.结果表明:数值模拟计算的结果和现场试验得到的结果基本吻合,表明数值模拟锚杆拉拔过程是可行的;锚杆的拔出过程是逐渐滑移到突然整体失稳的过程;锚杆的锚固效应随着锚固剂与锚杆间的摩擦角、粘结力和浆体有效围压的增加而增强;锚固剂所受的剪切应力分布规律随锚杆拉拔过程而改变,在拉拔初始时,自由端锚固剂处的剪切应力为最大,锚固端处的剪切应力为最小且接近为零,随着锚杆拉拔过程的进行,自由端处锚固剂与锚杆的界面首先达到屈服点,使自由端处锚固剂与锚杆之间产生滑移现象,而后锚固剂所受的剪切应力慢慢呈现均匀分布,并达到最大值(在锚固剂与锚杆的界面上达到屈服),锚杆出现整体失稳;在锚杆的拉拔过程中,锚杆自由端处的变形量最大,从自由端至锚固端,锚杆的变形量逐渐减小;锚固剂的变形规律与锚杆的变形规律相同.【总页数】5页(P50-54)【作者】江文武;徐国元;马长年【作者单位】中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083;江西理工大学应用科学学院,江西赣州,341000;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】U455.71;U213.158【相关文献】1.快速拉格朗日法在预应力锚索锚固机理方面的研究 [J], 江文武2.直立式格栅加筋土挡墙变形受力的快速拉格朗日法数值分析 [J], 韩非;陈征宙;缪世贤;邢姝;邹春江3.FLAC_3D的锚杆拉拔数值模拟试验 [J], 江文武;徐国元;马长年4.FLAC3D中Cable数量对锚杆拉拔模拟试验结果的影响 [J], 杜学领5.抗浮锚杆现场拉拔试验及数值模拟研究 [J], 李勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
锚杆拉拔试验技术措施
02
锚杆拉拔试验前的准备工作
试验前的检查工作
检查锚杆支护的施工质量
检查试验设备
包括锚杆的材质、规格、安装位置、 角度等是否符合设计要求。
包括拉拔装置、传感器等是否完好、 准确、可靠。
检查试验区域周围的环境
包括是否存在障碍物、是否需要清理 等。
数据分析
对试验数据进行详细分析，得出结论和建议。
图表展示
使用图表直观展示试验数据和分析结果。
数据报告的编写
结论与建议
根据分析结果提出针对性的结论和建 议。
附录
提供相关的图表、数据等附加信息。
05
锚杆拉拔试验的常见问题及解 决方法
常见问题
1 2
锚杆拉拔试验数据不准确
由于试验方法、设备、操作等方面的原因，导致 试验数据与实际值存在较大偏差。
锚杆拉拔试验技术措施
汇报人： 日期:
目录
• 锚杆拉拔试验概述 • 锚杆拉拔试验前的准备工作 • 锚杆拉拔试验的步骤及操作方
法 • 锚杆拉拔试验的数据记录与处
理
目录
• 锚杆拉拔试验的常见问题及解 决方法
• 锚杆拉拔试验的结论与建议
01
锚杆拉拔试验概述
锚杆拉拔试验的目的
01
02
03
检测锚杆的承载力
试验加载
使用拉拔设备对锚杆施 加拉力，记录锚杆的变
形和受力情况。
试验结束
当锚杆失效或达到设计 要求时，停止加载并卸
载。
操作方法
01
02
03
04
锚杆安装
按照设计要求和规范，将锚杆 安装在试验地点，确保锚杆位
锚杆拉拔试验技术措施
锚杆拉拔试验技术措施前言锚杆是一种常见的地基加固工程材料，广泛应用于基础工程领域。
在施工过程中，为了保证锚杆的质量和稳定性，通常需要进行拉拔试验。
本文将介绍锚杆拉拔试验的技术措施以及注意事项。
拉拔试验流程锚杆拉拔试验是一种结构力学试验，主要用于检测锚杆的承载力和剪切力。
其基本测试流程如下：1.准备工作：确定试验方法和设备，确保试验设备正常工作，并对试验设备进行校验和校准；2.样品准备：选择需要进行拉拔试验的锚杆，清洗表面杂质，切割并研磨试验端口；3.安装：将锚杆安装在拉拔试验设备上，并将锚杆头部连接至设备上；4.施加力：在拉拔设备上施加额定载荷，测量载荷和位移变化；5.记录数据：记录试验数据和结果，生成试验报告并分析。
技术措施和注意事项设备选择在进行拉拔试验之前，需要首先选择符合试验要求的设备。
一般来说，拉拔试验设备需要具备以下特点：1.设备精度高：拉拔试验需要测量锚杆的载荷和位移变化，为了获得准确的结果，试验设备精度应该足够高；2.设备稳定性高：拉拔试验的载荷有可能超过锚杆的承载能力，为了保证试验的安全和准确性，试验设备的稳定性需要保证；3.能够满足试验要求：不同的试验需要不同的设备，根据试验要求选择合适的设备。
样品准备在进行拉拔试验之前，需要对锚杆进行样品准备。
主要包括以下几个步骤：1.检查锚杆质量：锚杆应该符合相关的标准和规范，需要检查其是否有明显的损伤和裂纹；2.清洗锚杆：清除锚杆表面的杂质和灰尘，以免影响试验结果；3.切割锚杆：根据试验要求，将锚杆切割成合适的长度；4.研磨锚杆端口：锚杆端口需要光滑平整，以便试验夹具可以牢固地夹紧锚杆。
施加载荷在进行拉拔试验时，需要施加一定的载荷。
载荷的大小需要根据试验要求进行调整。
在施加载荷时，需要注意以下事项：1.加载速度：加载速度需要根据锚杆的承载能力和试验要求进行合理设定。
如果加载速度过快，容易造成载荷集中，对锚杆造成不良影响；2.载荷范围：载荷大小应该超过锚杆的设计荷载，但同样也需要考虑试验设备的承载范围；3.试验过程中，需要时刻注意试验设备的工作情况，防止设备故障造成安全事故。
抗浮锚杆现场拉拔试验及数值模拟研究
第47卷第4期6|J送拥Vol.47,No.4 2021年4月Sichuan Building Materials April,2021抗浮锚杆现场拉拔试验及数值模拟研究李勇（中铁一局集团有限公司广州分公司，广东广州511400）摘要:对选定的四根抗浮锚杆按照设计承载力进行了现场拉拔试验,并进行了数值模拟，从而得到了锚杆的荷载-位移曲线，分析了锚杆的变形和受力特征。
结果表明，所有检测锚杆的抗拔承载力均达到了设计要求。
锚杆最大锚头位移和最大锚头位移平均值均较小，分别为12.46mm和10.12 mm,卸荷后bl锚杆的残余锚头位移最小。
不同锚杆之间卸荷后残余锚头位移与最大锚头位移呈非线性增长趋势，并在b2锚杆出现陡增现象。
各级荷载作用下，锚杆各位置轴力随锚杆埋深增加均相应减小，锚杆底部轴力接近于零。
关键词：抗浮锚杆;承载力；拉拔试验中图分类号:TU92文献标志码:A文章编号：1672-4011（2021）04-0087-03D01：10.3969/j.issn.1672-4011.2021.04.0420前言随着我国城市化进程的不断加快,超高层建筑和城市轨道交通建设进入高速发展阶段，深大基坑工程愈来愈多。
由于地下水的存在,深大基坑工程的抗浮问题成为其施工过程中的重点和难点。
深大基坑工程的抗浮问题通常采用压重、降水、施作抗拔桩和抗浮锚杆等方法解决，其中抗浮锚杆的应用较为广泛⑴。
为此,抗浮锚杆的承载性能研究引起了诸多学者的广泛关注。
陈棠茵等⑵基于线弹性理论，建立了锚杆应力-应变关系的理论表达式,并藉此研究了各参数对锚杆应力-应变状态的影响。
张明义等⑶基于现场试验,得到了抗浮锚杆的承载性能以及锚杆内力沿其长度的分布规律。
窦艳玲等⑷试验得到了某工程基坑底板集中点状布置的抗浮锚杆的抗拔承载力。
采用ABAQUS有限元软件,赵天杨等⑴研究了全长粘结抗浮锚杆的轴力分布特征和承载性能。
邱志华等⑸借助ABAQUS软件分析了抗浮锚杆的受力机理。
力学课堂中拉压杆变形数值模拟案例
力学课堂中拉压杆变形数值模拟案例力学课堂中，学生们经常会学习关于杆的变形和承受力的知识。
而在现代科技的发展下，数值模拟也成为了一种重要的学习方法。
本文将讨论力学课堂中拉压杆变形数值模拟的案例，并结合实际应用进行讲解。
拉压杆是力学课程中的重要内容，它是由材料制成的一种结构件，用于承受拉力和压力。
在现实生活中，我们经常能见到各种各样的拉压杆的应用，比如建筑结构中的杆件、机械设备上的连杆等等。
对拉压杆的变形和承受力进行数值模拟，对学生们来说是非常有意义的。
我们来看一个简单的拉压杆数值模拟案例。
假设有一个长度为2m的钢制拉压杆，其直径为30mm，杨氏模量为200GPa。
我们希望通过数值模拟来计算在不同拉力或压力作用下，这根拉压杆的变形情况。
为了进行数值模拟，我们首先需要建立拉压杆的有限元模型。
有限元分析是一种通过离散化连续物理系统来进行数值计算的方法。
我们可以将拉压杆模型分割成许多小的有限元单元，在每个单元内计算应力、应变等参数，然后将所有单元的结果综合在一起得到全局的变形和应力情况。
在建立了有限元模型之后，我们可以通过数值模拟软件（比如ANSYS、ABAQUS等）来进行计算。
我们可以设置不同的拉力或压力作用在拉压杆上，然后观察其变形情况。
通过这种方法，我们可以得到在不同受力情况下，拉压杆的变形程度，从而了解其受力性能。
在这个案例中，我们可以设定不同的拉力和压力，并观察拉压杆的变形情况。
比如我们可以设置拉力为10kN，20kN，30kN等不同数值，然后观察拉压杆的长度变化。
同样地，我们也可以设置压力为10kN，20kN，30kN等不同数值，然后观察拉压杆的压缩情况。
通过这种方法，学生们可以直观地了解不同拉力和压力对拉压杆变形的影响。
除了简单的拉压杆数值模拟案例，我们还可以结合实际应用来进行更复杂的案例研究。
我们可以以建筑结构中的柱子为例，结合实际的建筑荷载情况，来进行拉压杆的数值模拟。
通过这种方法，学生们不仅可以了解数值模拟的基本原理，还可以将所学知识应用到实际工程中去。
快速拉格朗日差分分析法 预应力锚固技术 数值模拟 应力改善 坝型优化
快速拉格朗日差分分析法论文：预应力锚固技术在水工重力坝中的应用研究【中文摘要】世界上首例预应力锚固工程即是应用于阿尔及利亚舍尔法坝的加高加固工程,这就是预应力锚固技术与水工结构工程的渊源。
随着国内外预应力锚固技术的发展和相关规范的完善,现在预应力锚固工程用于水工大坝可解决如下除险加固问题：提高大坝坝基抗滑稳定；加固补强坝体裂缝或局部损坏；抵抗上浮力,削减坝踵拉应力；提高整体稳定性等。
本文考虑此技术在水工领域的广泛应用与发展前景,学习了预应力锚索技术的基本理论,探索研究了目前应用比较成熟的预应力锚索数值模拟方法,结合算例及工程实例,应用有限差分法对预应力锚索单锚、群锚进行模拟计算及研究。
进行数值模拟时,利用ANSYS软件对复杂模型的建模及网格划分功能,以及FLAC3D软件在预应力锚固模拟方面的成熟应用,在研究了预应力锚固机理的基础上,对龙王塘水库重力坝预应力锚固工程也进行了模拟研究。
此后又研究了预应力群锚应用于中等均质重力坝的加固效果及影响,以此改善坝体及坝踵的应力条件,还有可能优化坝体的剖面设计。
【英文摘要】Sherfar dam heightening and strengthening engineering,in Algeria,is the first prestressed anchor engineering of the world. Along with the development of the prestressed anchorage te-chnology and perfection of relevant rules,the application of prestressed tendons,to the emerg-encyeliminating and dam strengthening work,can solve the following questions:improving the stability against sliding of dam base,strengthening the body crack of dam or localdamage,res-istance on buoyancy,reducing tensile stress of dam...【关键字】快速拉格朗日差分分析法预应力锚固技术数值模拟应力改善坝型优化【英文关键字】Fast lagrangian Analysis of Continua The Prestressed Anchorage Technology Numerical Simulation Improve the Stress Dam type optimizing【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】预应力锚固技术在水工重力坝中的应用研究摘要4-5ABSTRACT5 1 绪论8-14 1.1 研究背景8-10 1.2 预应力锚固技术的发展及研究概况10-11 1.2.1 发展概况10 1.2.2 研究概况10-11 1.3 预应力锚固技术的应用领域11-12 1.4 本文技术路线和主要工作12-14 1.4.1 技术路线12 1.4.2 主要工作12-14 2 FLAC3D基本原理14-21 2.1 概述14 2.2 计算基本原理14-18 2.2.1 有限差分法15 2.2.2 混合离散法15-16 2.2.3 求解过程16-18 2.3 本构关系18-21 2.3.1 本构模型18-19 2.3.2 本构模型的选择19-21 3 预应力锚固机理及数值模拟技术21-31 3.1 预应力锚索的锚固机理分析21-22 3.1.1 应力状态改善机理21 3.1.2 剪涨效应机理21-22 3.1.3 增韧止裂机理22 3.2 预应力锚索的群锚效应分析22-23 3.2.1 表层岩体的应力改善机理22-23 3.2.2 内锚固端应力集中现象23 3.2.3 岩体在群锚作用下产生的泊松效应23 3.2.4 软弱夹层的固结效应机理23 3.3 预应力锚固数值模拟23-30 3.3.1 岩体模型23-24 3.3.2 锚索单元模拟24-25 3.3.3 数值模拟算例25-30 3.4 小结30-31 4 龙王塘水库重力坝预应力锚固工程数值模拟研究31-42 4.1 工程综合说明31-32 4.1.1 工程概况31 4.1.2 工程水文31-32 4.1.3 工程区地质32 4.2 工程任务与设计32-36 4.2.1 工程任务32-33 4.2.2 预应力锚索加固工程方案设计33-36 4.3 预应力锚固工程方案三维数值模拟36-39 4.4 研究方案三维数值模拟39-41 4.5 小结41-42 5 预应力锚固技术对重力坝坝型优化的数值模拟研究42-48 5.1 研究模型及研究结果42-45 5.2 工程实例模拟45-47 5.3 小结47-48 6 结论与展望48-50 6.1 结论48-49 6.2 展望49-50参考文献50-52攻读硕士学位期间发表学术论文情况52-53致谢53-55。
用拉格郎日法对气固两相流动的数值模拟
用拉格郎日法对气固两相流动的数值模拟
袁竹林;徐益谦
【期刊名称】《发电设备》
【年(卷),期】1997(000)006
【摘要】在火力发电设备中，广泛存在着气固两相流动的问题，用计算机对气固
流动进行模拟研究已成为重要手段骼欧拉方法对单相相介质流动和稀相范围的大两相流动进行数值模拟，已经得到广泛的应用。
而对于浓相范围的气固流动，如流化床锅炉中的煤颗粒输送和床内沸腾等，由于颗粒场的客观不连续性，采用欧拉方法所得到的模拟结果与实际情况有很大偏差。
随着计算机容量和计算速度的快速发展，应用拉格朗日法对浓相范围的气固两相流动进行数值模
【总页数】3页(P27-29)
【作者】袁竹林;徐益谦
【作者单位】东南大学;东南大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM619
【相关文献】
1.快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用 [J], 江文武;徐国元;马长年
2.基于拉格朗日法的高速撞击自由圆柱壳穿孔效应数值模拟 [J], 施晓涵;王迪;唐恩凌;相升海
3.基于拉格郎日插值的关系数据库数字水印 [J], 郑光明;欧阳竞成
4.基于任意欧拉-拉格朗日有限元法的波浪和结构物相互作用数值模拟 [J], 刘源;李
进;王赤忠
5.拉格郎日——麦克斯韦方程在旋转电机动态建模中的运用 [J], 程利荣
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预应力锚拉支护体系中锚杆拉拔作用数值模拟方法研究
预应力锚拉支护体系中锚杆拉拔作用数值模拟方法研究摘要：预应力锚拉支护结构一般由挡土结构体系和外拉锚杆体系两部分组成。
锚杆抵抗拉拔力作用可以这样理解：当锚杆受到拉拔力作用时，拉拔力将有自由段传至锚固段，在锚固段杆体将荷载作用传递至灌浆体，灌浆体再靠与土体之间的摩擦和粘结作用将应力传递到周围土体。
由于预应力锚杆受力机理的特殊性，所以在基坑及边坡工程支护结构中，现有预应力锚杆的数值模拟方法都难以得到与实际相符或接近的结果，因此，本文在对其抗拔原理和现有理论进行分析的基础，利用ABAQUS软件探索对其进行合理的数值模拟方法。
关键词：预应力、锚拉支护、锚杆、拉拔力、数值模拟一、抗拔作用原理在预应力锚拉支护结构中，锚杆作为受拉构件，主要是通过杆体、灌浆体和岩土体的共同作用来抵抗拉拔力的，如图1所示，锚杆杆体受到拉力作用，经自由段传递到锚固段，经过杆体与灌浆体接触面以剪应力的形式传递到灌浆体中，然后通过灌浆体与周围土体接触面传递到岩土体[1]。
随着锚杆拉拔力的逐渐增加，各接触面的粘结破坏将沿锚杆长度方向逐渐发展，当达到最大粘结力时，杆体就会发生相对位移，各接触面之间将产生摩阻力，并逐渐发展直到极限摩阻力。
图1 锚杆受力图锚杆拉拔试验表明：锚杆位移量与外拉荷载的大小有关，即随着外拉荷载的增大杆体位移量也变大，不过锚杆具有极限承载力，当外拉荷载达到锚杆极限承载力时，即使不再增加，杆体的位移也会继续增加，这说明锚杆已经达到破坏状态。
本文采用莫尔-库伦定理计算锚杆灌浆体与岩土体之间的相互作用力[2-4]，采用Mindlin问题的位移解来计算锚杆沿杆体长度方向所受的轴力及接触面剪应力[5-8]。
二、锚杆拉拔作用数值模拟方法（一）方法一及其结果分析1．模型的建立（1）模型尺寸。
预应力锚拉结构，一般有外拉锚头、锚杆自由段和锚固段组成。
首先可以这样建立Model-1来模拟锚杆拉拔试验：取10m×10m×25m的长方体块作为锚固体计算模型，锚杆布置在长方体块中心，将锚杆和注浆体视为一体，锚杆长度取20m，其中自由段5m，锚固段15m，锚固段嵌入土体，如图3所示。
锚杆拉拔试验技术措施方案
整体解决方案系列锚杆拉拔试验技术措施（标准、完整、实用、可修改）编号：FS-QG-38373锚杆拉拔试验技术措施Anchor rod pull test technical measures说明：为明确各负责人职责，充分调用工作积极性，使人员队伍与目标管理科学化、制度化、规范化，特此制定拉拔试验的原理是摩擦作用，通过施加正应力，使锚杆与煤体之间紧密结合，从而利用彼此界面上的静摩擦力抵抗外力(拉拔力)。
为了保证施工质量，须对锚杆锚固力进行抽检(10%比例)。
锚杆的抗拔力应符合以下规定:合格:最低值不小于设计的90%优良:最低值不小于设计值检查数量:每30米一组，各取帮顶一个做拉拔试验;设计或材料变更，应另取一组;每组不得少于3个。
地质结构变化带或矿压显现大的地方应根据实际情况适当的缩短组距。
检验方法:用锚杆拉力计做抗拔力试验，做好试验记录，检查时抽查试验记录，必要时进行现场实测。
利用锚杆机拧紧螺母，使锚杆具有一定的预应力，其力矩应达到100NM。
我矿抽检指标为:顶板锚固力不得低于70KN，帮锚杆不低于30KN，发现不合格锚杆，应在其周围补打锚杆。
拉拔计的使用做拉拔试验的人要熟悉拉拔计工作原理，拉拔计的结构及主要技术参数，并能排除一般故障，能做好使用前的检查和保养;熟悉作业地点环境并能熟练的使用拉拔计;1、锚杆拉拔力必须满足规定值，张拉时如发现锚固不合格，必须补打合格的锚杆。
2、锚杆器必须按一下顺序操作:(1)备齐机具。
(2)检查并处理工作地点的隐患。
(3)打开拉拔计箱根据锚杆的直径选择合适的套筒。
(4)选择好要做拉拔试验的帮(顶)。
(5)安设导向管，并把张拉油缸套在锚杆上，使张拉油缸和锚杆同轴并拧紧螺母。
(6)人员撤开(张拉油缸前不得有人)，关闭拉拔计进出油液阀。
(7)张拉锚杆。
(8)做测试记录。
(9)张拉油缸卸压，取下机具，清理现场。
(10)计算合格率。
注意事项:1、拉拔计打运时至少2人抬运，一人提拉拔计工具箱，一人拿好张拉油缸.到位后油缸轻放，易免碰坏油嘴.2、每张拉完一个锚杆后，用塑料纸将油阀包住，易免煤渣进入阀门破坏密封.油嘴及时用冒套上.3、安装或张拉顶锚杆时，人禁止站在张拉油缸的正下方.4、做拉拔试验做到不做破坏性拉拔.锚杆锚固率要达到设计要求，每月不定期至少抽查两次，并将计算的合格率报生产科。
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第29卷,第6期 中国铁道科学Vo l .29No .6 2008年11月 CH INA RAILWAY SCIENCENovember ,2008 文章编号:1001-4632(2008)06-0050-05快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用江文武1,2,徐国元1,马长年1(1.中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙 410083;2.江西理工大学应用科学学院,江西赣州 341000) 摘 要:为研究主要影响锚杆锚固力的因素、锚杆在拉拔过程中整体失稳的规律等,采用三维显式有限差分法,建立锚杆拉拔数值仿真模型,进行计算机模拟。
结果表明:数值模拟计算的结果和现场试验得到的结果基本吻合,表明数值模拟锚杆拉拔过程是可行的;锚杆的拔出过程是逐渐滑移到突然整体失稳的过程;锚杆的锚固效应随着锚固剂与锚杆间的摩擦角、粘结力和浆体有效围压的增加而增强;锚固剂所受的剪切应力分布规律随锚杆拉拔过程而改变,在拉拔初始时,自由端锚固剂处的剪切应力为最大,锚固端处的剪切应力为最小且接近为零,随着锚杆拉拔过程的进行,自由端处锚固剂与锚杆的界面首先达到屈服点,使自由端处锚固剂与锚杆之间产生滑移现象,而后锚固剂所受的剪切应力慢慢呈现均匀分布,并达到最大值(在锚固剂与锚杆的界面上达到屈服),锚杆出现整体失稳;在锚杆的拉拔过程中,锚杆自由端处的变形量最大,从自由端至锚固端,锚杆的变形量逐渐减小;锚固剂的变形规律与锚杆的变形规律相同。
关键词:有效围压;锚杆拉拔;锚固力;摩擦角;数值模拟 中图分类号:U 455.71;U213.158 文献标识码:A 收稿日期:2007-03-09;修订日期:2008-06-04 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59804007);教育部“优秀青年教师资助计划”资助项目(EYTP -2134) 作者简介:江文武(1975—),男,江西赣州人,讲师,博士研究生。
岩体锚固技术适用于地质条件较差的岩体边坡稳定加固、隧洞的支护和混凝土结构的增强加固等,在交通工程、矿业工程、水利工程等被广泛运用。
锚杆作为主要的加固手段,对岩体变形和结构强度起着重要的作用,但目前锚杆和围岩相互作用的机理还不是很清楚[1-5],主要通过现场观测[6]、实验测试或经验公式来分析锚杆对岩体力学性质的影响。
加锚岩体的数值模拟方法大部分仍基于有限元法,而有限元法一般都过低估计锚固效果,三维快速拉格朗日分析方法的出现,弥补了这方面存在的缺陷。
安装锚杆后的锚固体由岩体、锚杆和锚孔中的灌注砂浆几部分介质组成。
锚杆拔出过程数值仿真的关键在于能否正确模拟锚固体的各个组成部分以及各部分之间界面的力学行为。
文献[7]中将岩土工程中的多种加固措施和支护形式设置为梁、锚、桩、壳4种结构单元,用来模拟锚杆(索)、衬砌、板桩、混凝土喷层等的力学特征。
本文采用文献[7]中提出的锚单元来描述锚杆(索)与岩体界面的相互作用以及锚杆(索)的轴向力学特征,在文献[8]的研究基础上,分析锚固剂和锚杆间的摩擦角以及浆体的有效围压对锚杆锚固性能的影响,探索锚杆拉拔过程中锚杆锚固效应失效的特征,并对现场试验结果与数值模拟计算结果进行对比和分析。
1 计算模型的建立 锚固体的计算模型取15m ×15m ×15m 的立方块,锚杆布置在模型的中心,如图1所示。
模型由7200个单元、7514个节点、20个结构体组成,锚杆的长度为5m 。
数值模拟中,岩体采用8节点的六面体单元模拟,网格由锚固体中心向外呈放射状逐渐由密变疏,如图2所示。
在锚杆的自由端施加定速v ,则锚杆的变形量=计算的步速×v ,同时在模拟锚杆拉拔的过程中,限制自由端所在自由面的Y 方向位移,并且在X ,Z 方向固定锚杆,使其速度为0。
模型的本构关系采用莫尔库伦理想弹塑性理论。
通过以下方法探讨影响锚杆锚固效应的因素:①分析当锚固剂和锚杆间的摩擦角(φg =0°,10°,20°,30°,40°)不同而其他条件相同时,沿着锚杆轴向、径向方向锚杆的应力与应变的分布规律和锚杆的锚固力以及浆体界面上的剪应力分布特征;②分析仅浆体有效围压(σm =0,2,4,6,8MPa )不同而其他条件相同时,沿着锚杆轴向、径向方向锚杆的应力与应变的分布规律和锚杆的锚固力以及浆体界面上的剪应力分布特征;③模拟锚杆在拉拔过程中,锚杆与岩体间的界面发生剪切屈服、产生滑动直至拉拔破坏的具体过程。
2 数值模拟试验结果 现场试验结果与数值模拟结果比较如图3所示。
图3 现场试验结果与数值模拟结果的对比 通过多种方案的数值模拟分析可以得出以下结论。
(1)由图3(a )可知,直径为15.2mm 的锚杆锚固力为166.6kN ;图3(b )是根据现场的地质条件建模后,数值计算得出锚杆所受力与位移之间的关系曲线,图中显示当锚杆自由端施加的力小于锚固力时,力与位移基本成正比关系,当力达到锚固力时,力保持不变,而锚杆位移呈无限增大趋势,说明锚杆已经整体失稳,锚杆锚固作用失效,图中显示锚固力为175kN 。
对比图3(a )和图3(b )可以得出:在锚杆锚固作用失效之前,力与位移之间的关系曲线基本一致,得出的锚固力基本相等,而失稳后曲线的差异是由于文献[7]对锚单元力学特性的假设引起的。
而在工程实际中真正关注的是锚杆整体失稳之前锚杆显现的力学特征,而锚杆整体失稳后,锚杆的力学特征对工程已经没有任何实际意义。
因此,只要对工程现场进行详细的地质勘查和调研,应用三维快速拉格朗日分析方51第6期 快速拉格朗日法在锚杆拉拔数值模拟试验方面的运用法模拟锚杆拉拔试验是可行的。
(2)在锚杆拉拔过程中锚杆锚固段附近的岩体中存在应力集中区域。
所以,实际工程中锚杆锚固端附近的岩体以及锚固段的粘结力必须要有足够的强度,保证锚杆锚固在整体性较好、强度较高的岩体当中,以免影响锚杆的锚固效应。
在实际工程中如果要求对岩体进行群锚,应该考虑锚杆锚固段与附近岩体产生的应力集中因素,在布置锚杆时,应该尽量避免应力叠加,因锚杆锚固段周边的岩体一般承受拉应力,岩体的抗拉能力很差,如果应力达到一定值后,最终将导致锚杆锚固段周边的岩体破坏,使锚杆锚固效应降低直至失效。
为了避免在实际工程中出现这种情况,应恰当选择锚杆之间的间距或使各锚杆的锚固段错开,让不同锚杆周边岩体的应力集中区域尽量错位。
(3)在锚杆拉拔初始,自由端或拉拔端锚杆的轴力为最大;从自由端到锚固端锚杆的轴力逐渐变小直到接近零,锚杆前2m 所受的轴力总和约为整根锚杆受力的80%;随着锚杆拉拔的的进一步进行,自由端或拉拔端处锚杆和锚固剂界面首先发生剪切破坏,锚杆所受的轴力峰值往锚固端方位延伸,直到锚杆所受的轴力全部达到最大值,此时锚杆整体失稳,锚固效应失效。
(4)随着锚杆变形量的增加,锚杆和锚固剂界面产生剪切屈服的情况也随之改变。
在锚杆变形量为2.3mm 时,锚杆和锚固剂界面处刚出现剪切屈服现象,即锚杆和锚固剂间的微小部分界面刚产生滑动或破坏;在锚杆变形量为12.4m m 时,锚杆和锚固剂界面出现剪切屈服的区域范围进一步扩大,但从模拟结果来看,锚杆和锚固剂界面产生滑动或破坏的过程比较缓慢;当锚杆变形量为13.4mm 时,锚杆和锚固剂界面全部剪切屈服,锚杆和锚固剂界面迅速产生滑动,锚杆锚固作用失效。
因此锚杆在拉拔过程中,锚杆锚固作用失效的过程是由量变到质变的过程。
(5)锚固剂所受剪切应力的分布规律随锚固体在拉拔过程中的变化而变化,在锚杆拉拔的初始阶段,锚杆和锚固剂之间产生的剪切应力沿着自由端至锚固端呈阶梯式分布,自由端处的剪切应力最大,自由端至固定端的剪切应力逐渐变小,接近零;随着锚杆拉拔的进行,自由端处锚固剂与锚杆界面的剪切应力首先达到屈服点,造成自由端处锚固剂与锚杆之间出现滑移现象;随着锚杆变形量的增加,界面处的剪切应力均逐渐增加到最大值,当锚杆的变形量达到12.4m m 时,锚固剂与锚杆的界面大概有4m 发生了剪切屈服;在锚杆拉拔结束阶段(锚杆变形量为13.4mm ),锚杆和锚固剂界面剪切应力的分布规律呈现均匀分布,剪切应力均达到最大值,锚固剂与锚杆界面均已达到屈服点,锚杆出现整体失稳。
从锚固剂剪切应力的分布规律分析得知锚杆的失稳过程与前面讲的锚杆失稳过程完全一致。
锚固剂剪切应力的分布不均匀给出1个启事,以剪切应力为均匀分布的传统假设来设计锚固段的长度与工程实际不符。
在锚杆的拉拔过程中,锚固剂的变形量如图4所示,在锚杆自由端处锚固剂产生的变形量最大,从自由端至锚固端,锚固剂的变形量逐渐变小。
图4 沿锚杆自由端至锚固端锚固剂的变形量(6)当摩擦角为0°时,虽然浆体的有效围压不同,但数值计算结果得出锚杆的锚固力均相等,它的值等于锚固剂和锚杆之间界面的粘结力;在浆体有效围压相同、摩擦角不同的情况下,随着摩擦角的增大,锚固力也随之增大,它与锚杆锚固作用机理理论完全相符。
另一方面,在摩擦角相同、浆体有效围压不同的情况下,随着浆体有效围压的增加,锚固力也按照一定的比例系数增大,即锚固力与浆体有效围压成正比关系;当摩擦角由0°增加到40°时,随着浆体有效围压的增加,比例系数的值也随之增大,如当浆体有效围压增加量为2M Pa 时,摩擦角为100°时锚固力的增加量约为30kN ,摩擦角为40°时锚固力的增加量约为130kN ,锚固力增加的量很大,如图5所示。
从中可以得知,影响锚杆锚固效应的因素除了锚杆周边岩体本身的地质条件外,还有锚固剂和锚杆界面之间的摩擦角、粘结力以及浆体有效围压等,这些影响因素中除了岩体自身的地质条件不能人为改变外,锚固剂与锚杆界面间的摩擦角、粘结力以及浆体有效围压等均可人为控制。
根据实际工程的需要,选取匹配适当的锚固剂与锚杆的类型可以有效地控制锚固剂与锚杆界面间的摩擦角以及粘结力;改变锚杆锚固的现52中 国 铁 道 科 学 第29卷场施工工艺,使锚固体在充填过程中密实,可以有效地提高浆体所受的有效围压。
图5 不同有效围压下锚杆锚固力与摩擦角的关系 摩擦角与锚杆变形量的关系曲线如图6所示。
由图可以得出锚固力与摩擦角之间存在以下关系:锚杆的变形量随着摩擦角和浆体有效围压的增加而增加;在锚杆的自由端处,锚杆的变形量最大,自图6 不同有效围压下锚杆变形量与摩擦角的关系由端至锚固端,锚杆的变形量逐渐变小直到接近零。
也就是说在锚杆拉拔过程中,首先自由端发生变形,这时锚杆和浆体界面间的摩擦力和咬合力在自由端发生了作用,随着锚杆拉拔的进一步进行,锚杆局部滑移逐渐向锚固端方向发展,最终锚杆整体滑移。
3 结 论(1)三维快速拉格朗日法计算的结果和现场试验得到的结果基本吻合,表明采用三维快速拉格朗日法分析锚杆拉拔过程是可行的。