›› 2014, Vol. 299 ›› Issue (2): 466-473.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

Hoek-Brown准则下预应力锚索锚固体破坏的极限分析

李术才1,王洪涛1,王 琦1, 2,王德超1,江 贝1,杨为民1,张红军1,李为腾1   

  1. 1.山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061;2.兖矿集团有限公司 博士后科研工作站,山东 邹城 273500
  • 收稿日期:2012-12-11 出版日期:2014-02-11 发布日期:2014-02-18
  • 通讯作者: 王琦,男,1983年生,博士,讲师,主要从事地下工程支护及模型试验方面的研究工作。E-mail: wangqi@sdu.edu.cn E-mail:lishucai@sdu.edu.cn
  • 作者简介:李术才,男,1965年生,博士,教授,博士生导师,主要从事断裂损伤及岩体稳定性等方面的教学与研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金青年科学基金项目(No. 51304125,No. 41102184);高等学校博士学科点专项科研基金(No. 20130131120090);山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(No. BS2013NJ004,No. 2012M511028)

Limit analysis of failure mechanism of prestressed anchor cable based on Hoek-Brown failure criterion

LI Shu-cai1, WANG Hong-tao1, WANG Qi1, 2, WANG De-chao1, JIANG Bei1, YANG Wei-min1, ZHANG Hong-jun1, LI Wei-teng1   

  1. 1. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering,Shandong University, Jinan 250061, China; 2. Post-Doctoral Scientific Research Station, Yankuang Group Company Limited, Zoucheng, Shandong 273500, China
  • Received:2012-12-11 Online:2014-02-11 Published:2014-02-18

摘要: 针对预应力锚索锚固体的破坏形式,采用Hoek-Brown强度准则及其相关联的流动法则,分别考虑锚固体界面产生滑脱破坏与锚固体周围岩体发生整体破坏两种工况,根据塑性力学中的上限分析定理,推导出了锚索极限抗拔力的计算公式与锚固体的破裂机制,并分别讨论了锚固段灌浆压力、锚固段长度与岩体强度参数等对极限抗拔力与破裂面形状的影响。计算表明:一定范围内增大锚固段长度和采用压力灌浆是提高锚索极限抗拔力的有效措施;当锚固段周围岩体发生整体破坏时,随着岩体经验参数A、岩体抗拉强度、抗压强度与重度的增加,锚索极限抗拔力不断增大,而随着经验参数B的增加,锚索极限抗拔力则不断减小;锚固段周围岩体破裂面形状呈现出对称的“喇叭形”,这与现有文献中的研究成果相一致,而且岩体经验参数B是影响岩体破裂面形状的重要因素,它决定了岩体破裂面的曲率大小,当B=1时,岩体破裂曲面退化为圆锥面。

关键词: 预应力锚索, Hoek-Brown强度准则, 塑性, 流动法则, 锚固体, 极限分析

Abstract: Focused on the failure modes of prestressed anchor cables, according to Hoek-Brown failure criterion and associated flow rule, the ultimate pullout force and failure mechanism of anchor cable were deduced through upper bound limit analysis, where bond failure of anchorage body and anchored rock mass failure were considered respectively. The influences of grouting pressures, lengths of anchorage section and rock parameters on ultimate pullout forces and failure mechanisms were analyzed. The results reveal that, increasing anchorage length in a certain extent and using pressure grouting are effective measures to improve ultimate pullout forces of anchor cables. When anchored rock mass failure occurs, ultimate pullout forces will increase with the improving of empirical parameter A, tensile strength, compressive strength and unit weight of rock mass, while it will decrease with the improving of empirical parameter B. The shape of failure surface of anchored rock mass looks like horn, which is consistent with the conclusions of existing literatures; and parameter B is a key factor affecting the shape of failure surface of rock mass; it determines the curvature of failure curved surface; and curved surface will degenerate into circular conical surface when B is equal to 1.

Key words: prestressed anchor cable, Hoek-Brown failure criterion, plasticity, flow rule, anchorage body, limit analysis

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[1] 柯锦福, 王水林, 郑宏, 杨永涛, . 基于修正对称和反对称分解的 三维数值流形元法应用推广[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 695-706.
[2] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[3] 方瑾瑾, 冯以鑫, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下非饱和黄土的有效应力屈服特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 492-500.
[4] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[5] 刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土 一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[6] 邓涛, 林聪煜, 柳志鹏, 黄明, 陈文菁, . 大位移条件下水平受荷单桩的简明弹塑性计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 95-102.
[7] 孙来宾, 肖世国, . 抗滑桩受荷段前侧有限范围地层的 地基抗力系数取值方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 278-284.
[8] 刘顺青, 黄献文, 周爱兆, 蔡国军, 姜朋明, . 基于随机块石模型的土石混合边坡稳定性 分析方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 350-358.
[9] 窦锦钟, 邵雪莹, 廖晨聪, 陈锦剑, . 不同夯点布置形式下群夯加固效果研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 527-534.
[10] 尹光志, 鲁俊, 张东明, 李铭辉, 邓博知, 刘 超, . 真三轴应力条件下钻孔围岩塑性区及增透半径研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 1-10.
[11] 刘斯宏, 沈超敏, 毛航宇, 孙 屹. 堆石料状态相关弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2891-2898.
[12] 袁维, 刘尚各, 聂庆科, 王伟, . 基于冲切破坏模式的嵌岩桩桩端溶洞顶板 临界厚度确定方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2789-2798.
[13] 陈峥, 何平, 颜杜民, 高红杰, 聂奥祥, . 超前支护下隧道掌子面稳定性极限上限分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2154-2162.
[14] 储昭飞, 刘保国, 任大瑞, 宋宇, 马强, . 软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2172-2182.
[15] 汪俊敏, 熊勇林, 杨骐莱, 桑琴扬, 黄强. 不饱和土动弹塑性本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2323-2331.
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[1] 刘小文,常立君,胡小荣. 非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3302 -3306 .
[2] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[3] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[4] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[5] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[6] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[7] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[8] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[9] 徐维生,柴军瑞,陈兴周,孙旭曙. 岩体裂隙网络非线性非立方渗流研究与应用[J]. , 2009, 30(S1): 53 -57 .
[10] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .