全長(zhǎng)粘接錨桿是地下洞室圍巖支護(hù)體系的關(guān)鍵部件之一。盡管科研人員在深部地下洞室全長(zhǎng)粘接錨桿加固效應(yīng)的連續(xù)介質(zhì)數(shù)值模擬方面做了大量工作，但由于多采用結(jié)構(gòu)單元法，錨固效應(yīng)模擬效果不佳，與真實(shí)情況相去甚遠(yuǎn)。

　　為有效模擬全長(zhǎng)注漿錨桿對(duì)深部圍巖的加固效應(yīng)，武漢巖土力學(xué)研究所智能巖石力學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出了將彈塑性力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)、解析方法與數(shù)值分析相結(jié)合的局部均一化方法。在該局部均一化法中，基于錨桿單元法所采用的原始網(wǎng)格模型，建立了全長(zhǎng)粘接錨桿加固巖體的特征體單元。該特征體單元為單元體中心包含一根錨桿的直四棱柱，其橫截面尺寸等于錨桿間距，長(zhǎng)度等于錨桿長(zhǎng)度。通過(guò)局部均一化方法將該特征體單元從單向錨桿增強(qiáng)復(fù)合材料均一化為橫觀各向同性介質(zhì)，其力學(xué)特性由一個(gè)新的橫觀各向同性彈塑性模型予以描述。特征體單元的局部均一化法參數(shù)則采用解析方法、復(fù)合材料力學(xué)，由已知的巖體和錨桿參數(shù)求得。利用該局部均一化法，對(duì)已有文獻(xiàn)中加錨巖體的物理模型試驗(yàn)和錦屏二級(jí)2#引水隧洞的全長(zhǎng)粘接錨桿加固效應(yīng)進(jìn)行模擬。研究結(jié)果表明：相比結(jié)構(gòu)單元法，局部均一化法的模擬結(jié)果與加錨巖樣的物理模型試驗(yàn)結(jié)果更加吻合，并能給出更反映深部地下洞室加錨圍巖力學(xué)響應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果；即使采用地下工程中常用直徑和間距的全長(zhǎng)粘接錨桿，也可在錨桿軸線(xiàn)方向上大幅提高圍巖的彈性模量、抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于JCR一區(qū)期刊International Journal of Mining Science and Technology上。

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095268622000039 

圖1.加錨巖體的復(fù)合材料概化模型　

圖2.縱向布錨巖體在單軸壓縮下的破壞示意圖　　　

圖3.模型試驗(yàn)和局部均一化法給出的單軸壓縮加錨巖樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)　　　　

圖4.不同錨桿支護(hù)時(shí)機(jī)下的錦屏二級(jí)2#引水隧洞典型剖面屈服區(qū)邊界

(文/圖 智能巖石力學(xué)組）