地下工程锚固界面力学模型及其时效性研究

›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (1): 237-243.

地下工程锚固界面力学模型及其时效性研究

伍国军¹，褚以惇²，陈卫忠^{1, 3}，王永刚^{4, 5}

1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071；2. 中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉 430056； 3. 山东大学岩土与结构工程研究中心，济南 250061；4. 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系，上海 200092； 5. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092

收稿日期:2010-05-06 出版日期:2011-01-10 发布日期:2011-01-19
作者简介:伍国军，男，1977年生，博士，助理研究员，主要从事隧道及地下工程研究方面的工作。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目（No. 40772184，No. 51009133）；国家自然科学基金重大国际合作项目（No. 50720135906）；国家重点基础研究发展计划（973）项目（No. 2009CB724603）。

Constitutive model of anchorage interface in underground engineering and its time-effect analysis

WU Guo-jun1，CHU Yi-dun²，CHEN Wei-zhong ^{1, 3}，WANG Yong-^{gang4, 5}

1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. Second Highway Consultants Co. Ltd., China Communications Construction Corporation, Wuhan 430056, China; 3.Research Center of Geotechnical & Structural Engineering, Shandong University, Ji’nan 250061, China; 4. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 5. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China

Received:2010-05-06 Online:2011-01-10 Published:2011-01-19

摘要/Abstract

摘要：

地下工程锚固体接触界面的流变力学特性是锚固体产生时效性的重要因素。针对地下工程长期稳定性分析中常采用的锚固界面法向硬接触和切向黏结滑移突变常导致计算不收敛的困惑，建立了锚固界面法向刚度服从指数分布的软接触型式，并提出剪切面的非线性流变本构模型，解决了计算难以收敛的问题。该模型考虑了法向应力对剪切流变的影响，可以更真实地反映锚固界面流变的力学过程。将建立的锚固界面力学模型植入ABAQUS软件，并应用于地下工程的锚固时效性分析。研究成果表明：地下工程锚固界面产生的剪切流变导致锚杆应力增大，并使得预应力锚杆峰值的位置随着时间发生变化，且有向锚根转移的趋势。研究成果可为地下工程锚固的可靠性分析提供理论依据。

关键词: 锚固, 界面力学, 本构模型, 时效性

Abstract:

The rheological property of anchorage interface is one of important problems of anchorage time-effect in underground engineering. Aiming at the defects of hard contact formulation in normal direction and discontinuity from bond to slip in tangential direction when analyzing long-term stability of underground engineering, a contact formulation which is an exponential softened pressure-overclosure relationship in normal direction and a continuous nonlinear constitutive model in tangential direction are proposed. The model solves the problem of converging hardly and reflects the process of shear rheological behavior truly and reasonably because of its consideration of normal stress. By the further development of ABAQUS code, the nonlinear rheological model of anchorage interface is applied to analyzing time-effect of anchorage in underground engineering. The main achievements are conducted as follows: anchor stress will increase with shear rheology of anchorage interface, the location of anchorage peak stress will change and move towards the end of anchor with the lapse of time. The research results provide the theoretical basis for deeply researching the reliability of anchorage in underground engineering.

Key words: anchorage, interface mechanics, constitutive model, time-effect

中图分类号:

TU 470

伍国军，褚以惇，陈卫忠，王永刚. 地下工程锚固界面力学模型及其时效性研究[J]. , 2011, 32(1): 237-243.

WU Guo-jun，CHU Yi-dun，CHEN Wei-zhong，WANG Yong-gang. Constitutive model of anchorage interface in underground engineering and its time-effect analysis[J]. , 2011, 32(1): 237-243.

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