全長粘接錨桿是地下洞室圍巖支護體系的關(guān)鍵部件之一。盡管科研人員在深部地下洞室全長粘接錨桿加固效應的連續(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，錨固效應模擬效果不佳，與真實情況相去甚遠。

　　為有效模擬全長注漿錨桿對深部圍巖的加固效應，武漢巖土力學研究所智能巖石力學研究團隊提出了將彈塑性力學、復合材料力學、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，長度等于錨桿長度。通過局部均一化方法將該特征體單元從單向錨桿增強復合材料均一化為橫觀各向同性介質(zhì)，其力學特性由一個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、復合材料力學，由已知的巖體和錨桿參數(shù)求得。利用該局部均一化法，對已有文獻中加錨巖體的物理模型試驗和錦屏二級2#引水隧洞的全長粘接錨桿加固效應進行模擬。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響應的預測結(jié)果；即使采用地下工程中常用直徑和間距的全長粘接錨桿，也可在錨桿軸線方向上大幅提高圍巖的彈性模量、抗剪強度和抗拉強度。

　　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.模型試驗和局部均一化法給出的單軸壓縮加錨巖樣應力-應變曲線　　　　

圖4.不同錨桿支護時機下的錦屏二級2#引水隧洞典型剖面屈服區(qū)邊界

(文/圖 智能巖石力學組）