基于统一强度理论的围岩–锚杆(索)弹塑性耦合分析

作者：汪波; 喻炜; 訾信; 董杰; 严健^*

来源：岩石力学与工程学报, 2023, 42(11): 2613-2627.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2023.0097

• 岩石力学
• 统一强度理论
• 屈服强化锚杆(索)
• 应变软化
• 围岩–锚杆(索)耦合
• 位移差

基于统一强度理论和非关联流动法则，推导考虑岩体应变软化、锚杆(索)屈服强化特性以及支护时机的深埋圆形隧道围岩–预应力锚杆(索)协同耦合全过程解析理论，提出一种计算锚杆(索)位移差的解析方法并论证高地应力隧道中监测杆(索)体延伸率的必要性：锚杆(索)与围岩协同变形中产生位移差进而提供支护反力，采用延伸率安全裕度标准可实时判断并反馈锚杆(索)作用过程中支护结构的完整性和有效性。在通过Abaqus数值方法验证解析理论合理性的基础上，对比分析锚杆(索)支护下不同预应力量值、支护时机和中间主应力系数影响下的围岩特性曲线，结果表明：锚杆(索)能显著减小围岩收敛，施加预应力后，锚杆(索)支护下的围岩特性曲线出现“台阶”下降，这表明预应力锚杆(索)及时、有效降低了围岩平衡所需的支护力，且随着应力逐步释放，主、被动锚杆(索)先后进入屈服后应力低速增长阶段，因此不同预应力量值支护下围岩特性曲线逐渐趋近于一致；不同支护时机影响锚杆(索)的作用起点，支护越早其位移控制效果越显著，但也将产生更大的杆(索)体延伸率；中间主应力系数反映围岩自承载性能，增大该量值可从整体上提高锚杆(索)支护下的围岩变形控制性能，并通过围岩–锚杆(索)耦合作用降低杆(索)体延伸率。该研究为围岩–预应力锚杆(索)支护解析和支护结构安全性分析提供了一种理论计算方法，可为高地应力隧道弹塑性分析提供一定的思路。

• 出版日期2023
• 单位西南交通大学