剪切荷载下岩体结构面-浆体-锚杆相互作用机理宏细观研究

作     者：王刚 袁康 蒋宇静 吴学震 WANG Gang;YUAN Kang;JIANG Yujing;WU Xuezhen

作者机构：山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东省矿山灾害预防控制重点实验室山东青岛266590 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2015年第46卷第6期

页      面：2207-2215页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51279097 51479108 51379117 51009086) 山东科技大学研究生创新基金资助项目(YC140357)~~ 

主　　题：颗粒流 岩石节理面 锚杆 直剪试验 宏细观耦合 

摘      要：基于PFC中FISH语言,采用双线性锚杆本构模型对岩体加锚节理面在剪切荷载作用下的力学行为进行数值模拟研究,通过变化锚杆刚度和浆体强度,深入研究岩体结构面-浆体-锚杆相互作用下锚固体系宏细观力学响应。结果表明:加锚节理面的力学响应与锚固结构的力学性质密切相关。锚杆刚度越大,节理面宏观抗剪强度越高;随着锚杆刚度的增加,岩体和浆体中的裂纹也越来越多,锚杆对浆体和岩体的损伤逐渐增加。岩体结构面-浆体-锚杆相互作用,裂纹的产生首先起于节理面上和锚杆与节理面交叉处,随着剪切位移的不断增加,节理面上的裂纹在接触力集中的地方继续产生,而在锚杆周围则由锚杆与节理面交叉处向锚杆两端继续扩展,且裂纹集中在锚固体系的受压侧,主要为由压致拉机理导致的张拉裂纹。浆体的强度过小或过大都可能导致锚固体系中裂纹数量的增多,且裂纹以张拉裂纹为主。当浆体强度较低时,裂纹主要集中在浆体中,而当浆体强度较高时,裂纹主要集中在岩体中。因此,在对节理岩体进行加固的过程中,应综合考虑节理面宏观上的抗剪强度和细观上锚固体系的损伤,以实现锚固体系的宏细观耦合支护。分析结论对于节理岩体的锚固支护设计具有参照价值。