【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及失效預警，尤其涉及一種錨固巖體失效預警方法。
技術(shù)介紹
1、關(guān)于錨固系統(tǒng)界面荷載傳遞規(guī)律研究，主要是以錨桿、錨索為對象，主要研究錨桿(索)在巖土體介質(zhì)中的受力特性，具體包括錨桿(索)桿體軸力、桿體與巖土體界面剪應力分布特征等，這也是目前眾多學者研究的一個熱點。
2、傳統(tǒng)地，現(xiàn)有錨桿(索)錨固設計規(guī)范中，當進行錨固承載能力設計驗算時，一般假定錨桿(索)錨固體與巖土體之間剪應力均勻分布。然而，大量的試驗研究表明，錨桿在巖土體介質(zhì)中的受力應該是非均勻的，剪應力并非均勻分布。為此，已有技術(shù)對錨固系統(tǒng)界面的應力分布特征也做了許多假設，并提出了相應界面應力分布形式的理論模型。
3、例如，文獻《phillips?s?h?e.factors?affecting?the?design?ofanchorages?inrock[r].london:cementationresearch?ltd,1970.》提出了錨桿錨固段界面剪應力的冪函數(shù)分布形式，并得到了錨固段最小長度計算公式。
4、文獻《尤春安,錨固系統(tǒng)應力傳遞機制理論及應用研究[d]青島:山東科技大學,2004.》基于彈性力學基本理論，分別推導得到了全長粘結(jié)式、拉力集中型、拉力分散型、壓力集中型和壓力分散型錨桿(索)錨固段界面的剪應力及軸力分布模型，并開展了系統(tǒng)的試驗及現(xiàn)場測試研究，探討分析了錨固系統(tǒng)應力傳遞機理。
5、文獻《張季如，唐保付.錨桿荷載傳遞機理分析的雙曲函數(shù)模型[1.巖土工程學報，2002，24(2):188-192.》假
6、文獻《蔣忠信.拉力型錨索錨固段剪應力分布的高斯曲線模式[j].巖土工程學報，2001,23(6):696-699.》通過對現(xiàn)場拉力型錨索測試數(shù)據(jù)進行總結(jié)分析，采用三參高斯曲線來描述錨索錨固段界面剪應力的非均勻分布特征，并討論了有效錨固段長度及其安全儲備。
7、然而，現(xiàn)有技術(shù)在實現(xiàn)錨固巖體失效預警時，難以準確的給出錨固巖體正常工作以及失效預警的關(guān)鍵點，因此，如何準確實現(xiàn)錨固巖體失效預警是當下亟需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┮环N錨固巖體失效預警方法，用以解決如何準確的給出錨固巖體正常工作以及失效預警的關(guān)鍵點的問題。
2、本申請?zhí)峁┮环N錨固巖體失效預警方法，包括：
3、計算錨桿抗剪貢獻；
4、基于所述錨桿抗剪貢獻，構(gòu)建不同錨固角度下的錨桿貢獻曲線；
5、基于所述錨桿貢獻曲線，對錨固巖體體系進行安全預警設置；
6、基于所述安全預警設置來實現(xiàn)失效預警。
7、進一步地，基于所述錨桿貢獻曲線，對錨固巖體體系進行安全預警設置，包括：
8、所述錨桿貢獻曲線呈現(xiàn)出三個區(qū)域，分別為彈性正常工作區(qū)域、彈塑性發(fā)展區(qū)域以及塑性破壞區(qū)域，所述彈性正常工作區(qū)域與彈塑性發(fā)展區(qū)域的交界點為彈性臨界點，彈塑性發(fā)展區(qū)域與塑性破壞區(qū)域的交點為彈塑性臨界點，基于所述彈性臨界點和彈塑性臨界點，對錨固巖體體系進行安全預警設置。
9、進一步地，基于所述第一彈性臨界點和第二彈塑性臨界點，對錨固巖體體系進行安全預警設置，具體包括：
10、當剪切位移小于彈性臨界點時，確定錨固巖體處于安全的正常工作狀態(tài)；
11、當剪切位移大于彈塑性臨界點時，確定錨固巖體處于即將失穩(wěn)定狀態(tài)。
12、進一步地，基于所述安全預警設置來實現(xiàn)失效預警，包括：
13、當錨固巖體處于即將失穩(wěn)定狀態(tài)時，進行失效預警。
14、進一步地，所述計算錨桿抗剪貢獻，包括：
15、在錨桿中隨機選取一個第一目標點和第二目標點，在所述第一目標點的右側(cè)建立一個直角坐標系，所述直角坐標系的原點為所述第二目標點，基于所述直角坐標系確定錨桿截面屈服的準則；
16、根據(jù)所述第二目標點的位移與軸向力之間的關(guān)系，確定錨桿軸向變形機理；
17、基于所述錨桿側(cè)向變形機理和錨桿軸向變形機理確定失效時的軸向力和剪力；
18、根據(jù)失效時的軸向力和剪力計算錨桿抗剪貢獻。
19、進一步地，所述錨桿截面屈服的準則表示為：
20、
21、其中，ma為第一目標點的彎矩，mp為彈性極限彎矩，取值為σy為錨桿屈服強度，db為錨桿直徑，n0為錨桿中第二目標點的軸向力，np為錨桿的屈服載荷，取值為np＝σys，s為錨桿截面面積。
22、進一步地，根據(jù)錨桿中第二目標點向位移與軸向力之間的關(guān)系，確定錨桿軸向變形機理，具體包括：
23、建立考慮橫向位移對有效結(jié)合長度影響的錨固截面剪應力分布圖，所述錨固截面剪應力分布圖中包括灌漿破碎段、軟化段和有效結(jié)合段；
24、對于所述有效結(jié)合段，剪應力分表示為：
25、
26、其中：sp為近端的剪應力，s′p為遠端的剪應力，c為界面破壞系數(shù)，le為有效結(jié)合段長度；
27、對于所述軟化段，剪應力分布表示為：
28、
29、其中，δ＝sp-μpu；μpu表示灌漿破碎段的靜摩擦力，μ表示摩擦系數(shù)，lp表示軟化段長度；
30、對于所述灌漿破碎段，剪應力分布表示為：
31、τ1(x)＝μpu?(4)
32、基于各段的剪應力分布，通過對式(5)-(7)進行積分得到錨桿上點x0、l1和第二目標點的軸向應力，并通過式(8)-(10)得到le、lp和l1的軸向變形：
33、
34、
35、
36、
37、
38、
39、其中，σe為有效結(jié)合段與軟化段交界處軸向應力，σp為軟化段與灌漿破碎段交界處軸向應力，σ0為第二目標點處錨桿軸向應力，ue為有效結(jié)合段軸向伸長量，up為軟化段軸向伸長量，u1為灌漿破碎段的軸向伸長量，c為有效結(jié)合段界面損傷系數(shù)；
40、錨桿上第一目標點的軸向位移表示為：
41、u0＝ue+up+u1?(11)
42、將公式(5)-(10)代入公式(11)，并重新排列，得到：
43、
44、其中：ξ＝4lec+lpc+lp表示表示錨固效應系數(shù)；
45、表示界面損傷效應系數(shù)；
46、表示摩擦效應系數(shù)；
47、在塑性鉸點出現(xiàn)之前，錨桿上第二目標點的軸向力和軸向位移之間的關(guān)系表示為公式(13)：
48、
49、根據(jù)橫向變形與軸向變形之間的幾何關(guān)系，每次迭代中錨桿橫向位移增量與軸向變形增量之間的關(guān)系如式(14)所示，第二目標點的總軸向變形由式(15)求得：
50、
51、u0＝σδui?(15)
52、其中，△ui表示錨桿橫向位移增量，△v0表示軸向變形增量，ω本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種錨固巖體失效預警方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述錨桿貢獻曲線，對錨固巖體體系進行安全預警設置，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一彈性臨界點和第二彈塑性臨界點，對錨固巖體體系進行安全預警設置，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3任一項所述的方法，其特征在于，基于所述安全預警設置來實現(xiàn)失效預警，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述計算錨桿抗剪貢獻，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述錨桿截面屈服的準則表示為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)錨桿中第二目標點向位移與軸向力之間的關(guān)系，確定錨桿軸向變形機理，具體包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述錨桿側(cè)向變形機理和錨桿軸向變形機理確定失效時的軸向力和剪力，具體包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)失效時的軸向力和剪力計算錨桿抗剪貢獻，具體包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種錨固巖體失效預警方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述錨桿貢獻曲線，對錨固巖體體系進行安全預警設置，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一彈性臨界點和第二彈塑性臨界點，對錨固巖體體系進行安全預警設置，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3任一項所述的方法，其特征在于，基于所述安全預警設置來實現(xiàn)失效預警，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述計算...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳瑜，黃林沖，汪亦顯，林杭，趙延林，肖浩東，梁禹，
申請(專利權(quán))人：中山大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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