岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (11): 2953-2960.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0544

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于残余剪切强度的全长黏结锚杆拉拔模拟

郭金刚1, 2，李耀晖1, 2，何富连1，陈见行1，赵光明3，张俊文1   

  1. 1. 中国矿业大学（北京）能源与矿业学院，北京 100083；2. 晋能控股集团，山西 大同 037000； 3. 安徽理工大学 矿山地下工程教育部工程研究中心，安徽 淮南 232001
  • 收稿日期:2021-04-13 修回日期:2021-09-11 出版日期:2021-11-11 发布日期:2021-11-12
  • 通讯作者: 赵光明，男，1976年生，博士，教授，主要从事巷道支护技术与理论和矿山压力及控制的研究工作。E-mail: guangmingzhao@163.com E-mail:profinbj@126.com
  • 作者简介:郭金刚，男，1964年生，博士，教授级高级工程师，主要从事矿山压力控制和智能采矿工程的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No. 51974317）；中国矿业大学(北京)越崎杰出学者奖励计划资助（No. 800015Z1138）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（No. 2020YJSNY03）；国家自然科学基金资助项目（No. 51904302）；矿山地下工程教育部工程研究中心开放基金资助项目（No. JYBGCZX2020105）。

Pullout simulation on fully grouted rock bolts based on residual shear strength

GUO Jin-gang1, 2, LI Yao-hui1, 2, HE Fu-lian1, CHEN Jian-hang1, ZHAO Guang-ming3, ZHANG Jun-wen1   

  1. 1. School of Energy and Mining Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083; 2. Jinneng Holding Group, Datong, Shanxi 037000; 3. Engineering Research Center of Underground Mine Construction, Ministry of Education, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui, 232001
  • Received:2021-04-13 Revised:2021-09-11 Online:2021-11-11 Published:2021-11-12
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51974317), the Yue Qi Distinguished Scholar Project in the China University of Mining and Technology (Beijing) (800015Z1138), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (2020YJSNY03), the National Natural Science Foundation of China (51904302) and the Open Funding of Engineering Research Center of Underground Mine Construction (JYBGCZX2020105).

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摘要： 采用数值模拟方法，研究了全长黏结锚杆支护的力学传递机制。基于锚杆与锚固剂接触面剪切失效行为，提出了一种考虑接触面残余剪切强度的黏结滑移模型，并将其嵌入到桩单元中。利用锚杆拉拔试验，验证了该黏结滑移模型及对应的数值模拟结果的准确性。基于验证后的数值模拟模型，研究了锚杆与锚固剂接触面残余剪切强度、剪切刚度系数和黏结长度对锚杆支护效果的影响。结果表明，接触面残余剪切强度对锚杆最大支护阻力及残余支护阻力有显著影响，是锚杆支护分析中不可忽略的因素。此外，随接触面剪切刚度系数增加，锚杆最大支护阻力明显增大，但其对锚杆残余支护阻力没有明显影响。

关键词: 锚杆支护, 黏结滑移, 剪切应力, 残余剪切强度, 数值模拟

Abstract: Fully grouted rock bolts are widely used in mining and civil engineering. In this study, numerical simulation was adopted to study the loading transfer performance of fully grouted rock bolts. First, based on the shear failure behaviour of the interface between the bolt and grout, a bond-slip model considering the residual shear strength was developed. Then, it was incorporated into the structural elements of piles. After that, the experimental pulling tests of rock bolts were carried out to validate the accuracy of this bond-slip model and the corresponding numerical modelling results. Finally, the influence of the residual shear strength, the shear stiffness coefficient and the grouted length on the bolting performance was studied through the validated numerical model. The results showed that the interfacial residual shear strength had a significant effect on the maximum and residual bearing capacity of rock bolts, which cannot be neglected in the test. With the increasing of interfacial shear stiffness coefficient, the maximum bearing capacity of bolts remarkably increased, and meanwhile there is no observable effect on the residual bearing capacity of bolts.

Key words: rock bolting, bond-slip, shear stress, residual shear strength, numerical simulation

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