FLAC 3D 中锚杆拉、剪破断力学模型二次开发及应用
发布时间：2021-04-05 03:49
为弥补FLAC3D中锚杆拉伸破断原始模型以任意锚杆单元节点塑性拉应变为破断判别标准的缺陷以及解决程序无法实现锚杆剪切破断的问题,本文基于PILE锚杆结构单元,依据实验室数据,提出新的拉、剪破坏准则,对原有拉、剪力学模型进行修正,建立拉、剪破断修正力学模型,并采用Fish编程语言二次开发,将修正模型嵌入到FLAC3D主程序中。分别采用锚杆拉、剪试验验证拉、剪破断修正力学模型的合理性,并分析了两种修正模型各自的工程适用性与可靠性,主要研究成果如下:（1）为进一步完善拉伸破断原始力学模型,建立以锚杆自由段整体伸长率为破断判别标准的拉伸破断修正力学模型,当自由段伸长率大于或等于锚杆破断伸长率时,构成锚杆自由段伸长量最大的结构单元发生破断;建立以剪力为破断判别标准的剪切破断修正力学模型,当杆体剪力大于或等于锚杆极限抗剪载荷时,锚杆发生剪切破断。（2）锚杆杆体拉伸试验中,拉伸破断原始模型杆体伸长率为预设破断伸长率的51.5%时,杆体过早发生破断,而拉伸破断修正模型杆体伸长率达到预设破断伸长率时发生拉伸破断,结果更加符合实际;锚杆杆体剪切试验中,剪切原始模...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采矿工程中破断的锚杆[9-11]
Surrounding Rock Deformation and Bolt Final State）巷道开挖过程一步完成，开挖后立即安装锚杆，然后喷射 100mm 厚度混凝土。当软件计算平衡时，即最大不平衡力比率小于 1.0 10-5，对计算结果进行统计，并对修正及原始力学模型计算平衡时的锚杆杆体轴力分布、锚杆单元最终状态、围岩位移及喷层受力进行对比分析。修正模型及原始模型计算平衡时锚杆轴力分布及锚杆结构单元最终状态分别见图 4-3 和图 4-4。从图 4-3 可以看出，修正模型破断了 4 根锚杆，分别为第 1、2、14 和 15 根锚杆，且破断锚杆均位于巷道帮部，其余未破断锚杆自由段轴力均达到抗拉载荷 297kN；原始模型锚杆全部发生破断，自由段轴力均接近 0，锚固段轴力最大值发生在帮部锚杆，为 262kN。图 4-4 中伸长量较大的结构单元为破断单元，由此可知，修正模型和原始模型第 2 根和第 14 根锚杆杆体破坏均发生在自由段与锚固段交界面处的自由段位置；修正模型第 1 根和第 15 根锚杆以及原始模型除第 2 根和第 14 根之外的其余锚杆杆体破断位置均发生在自由段端头靠近托盘处。
（a）修正模型 （b）原始模型图 4-4 锚杆单元最终状态分布Figure 4-4 Final state distribution of PILE elements修正模型及原始模型计算平衡时的围岩水平及竖向位移云图分别见图4-5和图 4-6。从图 4-5 和图 4-6 可以看出，修正模型围岩最大水平及垂直位移分别为395mm 和 298mm，而原始模型围岩最大水平及垂直位移分别为 428mm 和 332mm，原始模型较修正模型变形强烈，这是由于原始模型锚杆全部破断导致的。（a）修正模型 （b）原始模型图 4-5 围岩水平位移云图(单位：m)Figure 4-5 Horizontal displacement contours of surrounding rock(unit：m)
【参考文献】：
期刊论文
[1]FLAC3D中锚杆剪切破断失效的实现及应用[J]. 宋远霸,闫帅,柏建彪,郝胜鹏,陈勇. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[2]FLAC3D可破断锚杆单元完善及深部煤巷应用[J]. 杨宁,李为腾,玄超,张玉华,李大勇,李廷春,王刚. 采矿与安全工程学报. 2017(02)
[3]耿村煤矿特厚煤层巷道锚杆破断原因分析及对策[J]. 刘栋梁,彭青阳,王鹏. 煤. 2016(12)
[4]拉剪作用下节理岩体锚固力学分析模型[J]. 李育宗,刘才华. 岩石力学与工程学报. 2016(12)
[5]FLAC3D中爆破震动下锚杆轴力损失的修正及应用[J]. 刘少虹. 煤炭学报. 2016(11)
[6]我国煤矿巷道锚杆支护技术发展60年及展望[J]. 康红普. 中国矿业大学学报. 2016(06)
[7]基于ANSYS的锚杆尾部受偏心载荷作用破断机理分析[J]. 江魏,李英明,江帆. 煤矿安全. 2016(10)
[8]深部高应力巷道锚杆脆塑性破断机理研究[J]. 张国杰,王卫军. 中州煤炭. 2016(08)
[9]锚杆侧向冲击载荷下动力响应及抗冲击机理[J]. 付玉凯,吴拥政,鞠文君,何杰. 煤炭学报. 2016(07)
[10]让压锚杆在大变形隧道支护应用中试验研究[J]. 张彪,张志强,汪波,周立. 岩土力学. 2016(07)
硕士论文
[1]锚杆杆体的受力状态及支护作用研究[D]. 吴拥政.煤炭科学研究总院 2009
本文编号：3119078
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
采矿工程中破断的锚杆[9-11]
Surrounding Rock Deformation and Bolt Final State）巷道开挖过程一步完成，开挖后立即安装锚杆，然后喷射 100mm 厚度混凝土。当软件计算平衡时，即最大不平衡力比率小于 1.0 10-5，对计算结果进行统计，并对修正及原始力学模型计算平衡时的锚杆杆体轴力分布、锚杆单元最终状态、围岩位移及喷层受力进行对比分析。修正模型及原始模型计算平衡时锚杆轴力分布及锚杆结构单元最终状态分别见图 4-3 和图 4-4。从图 4-3 可以看出，修正模型破断了 4 根锚杆，分别为第 1、2、14 和 15 根锚杆，且破断锚杆均位于巷道帮部，其余未破断锚杆自由段轴力均达到抗拉载荷 297kN；原始模型锚杆全部发生破断，自由段轴力均接近 0，锚固段轴力最大值发生在帮部锚杆，为 262kN。图 4-4 中伸长量较大的结构单元为破断单元，由此可知，修正模型和原始模型第 2 根和第 14 根锚杆杆体破坏均发生在自由段与锚固段交界面处的自由段位置；修正模型第 1 根和第 15 根锚杆以及原始模型除第 2 根和第 14 根之外的其余锚杆杆体破断位置均发生在自由段端头靠近托盘处。
（a）修正模型 （b）原始模型图 4-4 锚杆单元最终状态分布Figure 4-4 Final state distribution of PILE elements修正模型及原始模型计算平衡时的围岩水平及竖向位移云图分别见图4-5和图 4-6。从图 4-5 和图 4-6 可以看出，修正模型围岩最大水平及垂直位移分别为395mm 和 298mm，而原始模型围岩最大水平及垂直位移分别为 428mm 和 332mm，原始模型较修正模型变形强烈，这是由于原始模型锚杆全部破断导致的。（a）修正模型 （b）原始模型图 4-5 围岩水平位移云图(单位：m)Figure 4-5 Horizontal displacement contours of surrounding rock(unit：m)
【参考文献】：
期刊论文
[1]FLAC3D中锚杆剪切破断失效的实现及应用[J]. 宋远霸,闫帅,柏建彪,郝胜鹏,陈勇. 岩石力学与工程学报. 2017(08)
[2]FLAC3D可破断锚杆单元完善及深部煤巷应用[J]. 杨宁,李为腾,玄超,张玉华,李大勇,李廷春,王刚. 采矿与安全工程学报. 2017(02)
[3]耿村煤矿特厚煤层巷道锚杆破断原因分析及对策[J]. 刘栋梁,彭青阳,王鹏. 煤. 2016(12)
[4]拉剪作用下节理岩体锚固力学分析模型[J]. 李育宗,刘才华. 岩石力学与工程学报. 2016(12)
[5]FLAC3D中爆破震动下锚杆轴力损失的修正及应用[J]. 刘少虹. 煤炭学报. 2016(11)
[6]我国煤矿巷道锚杆支护技术发展60年及展望[J]. 康红普. 中国矿业大学学报. 2016(06)
[7]基于ANSYS的锚杆尾部受偏心载荷作用破断机理分析[J]. 江魏,李英明,江帆. 煤矿安全. 2016(10)
[8]深部高应力巷道锚杆脆塑性破断机理研究[J]. 张国杰,王卫军. 中州煤炭. 2016(08)
[9]锚杆侧向冲击载荷下动力响应及抗冲击机理[J]. 付玉凯,吴拥政,鞠文君,何杰. 煤炭学报. 2016(07)
[10]让压锚杆在大变形隧道支护应用中试验研究[J]. 张彪,张志强,汪波,周立. 岩土力学. 2016(07)
硕士论文
[1]锚杆杆体的受力状态及支护作用研究[D]. 吴拥政.煤炭科学研究总院 2009
本文编号：3119078
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3119078.html
