地下厂房岩锚梁接触面非线性有限元模拟方法

作     者：王小威 陈俊涛 谢金元 肖明 邓建 WANG Xiaowei;CHEN Juntao;XIE Jinyuan;XIAO Ming;DENG Jian

作者机构：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072 中国电建成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072 

基　　金：国家重点基础研究发展计划资助项目(2015CB057904) 国家自然科学基金资助项目(91215301 51279136) 教育部博士点基金资助项目(20130141110015) 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2017年第49卷第4期

页      码：70-77页

摘      要：地下厂房岩锚梁接触面是岩锚梁整体结构薄弱环节,建立合理的接触面模拟方法是岩锚梁有限元数值分析的重要内容。针对地下厂房岩锚梁与围岩接触问题,分别构建模拟岩锚梁与围岩接触面非线性特征的有限元数学模型和力学模型。在Desai薄层单元基础上,推导岩锚梁接触面单元有限元数学模型,该数学模型形式简单,便于有限元计算;结合非线性弹性理论和弹塑性理论,提出岩锚梁接触面3维非线性力学模型,该力学模型能够模拟岩锚梁接触面弹性阶段的非线性现象和塑性阶段的损伤软化现象。针对岩锚梁接触面闭合、张开、剪切滑动等变形特征,提出考虑接触面黏结、开裂、滑移现象的分段式抗滑安全系数。详细论述了所提模型的有限元实现方法,并据此编写了有限元程序。将本文模型应用于某地下厂房岩锚梁有限元分析计算中,与接触面等效连续模型相比,所提模型计算得到的岩锚梁梁体应力稍小,荷载更多的是由长锚杆承担,梁体的整体变形量增加了2~3 mm,说明接触面的存在使得岩锚梁整体稳定性降低,岩锚梁接触面处的安全系数也稍小,局部出现拉裂损伤,与实际工程岩锚梁接触面开裂现象相吻合,说明所提模型能够合理反映岩锚梁接触面非线性接触特征。为地下厂房岩锚梁稳定分析提供了一种有效的有限元分析方法。

主 题 词：岩锚梁 接触面 非线性力学模型 损伤软化 有限元模拟 

学科分类：0810[工学-土木类] 081504[081504] 08[工学] 0815[工学-矿业类] 0805[工学-能源动力学] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.15961/j.jsuese.201600714

馆 藏 号：203254156...