[发明专利]吸能锚杆/锚索的结构型让压模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种吸能锚杆/锚索的结构型让压模型的构建方法，包括分析吸能锚杆/锚索的类型、确定轴力传递点的位置、主要受力构件模拟、删除多余的结点‑网格类型连接、建立受力构件之间的结点连接、定义结点连接的属性、更新结点连接的作用结点、判断并删除失效的结点连接、监控当前让压量以及设置让压结束时的结点连接属性。本发明的方法不仅能够实现对让压锚杆不同受力状态下真实工作性态的模拟，而且能够真实反映让压机理，对锚杆(索)支护结构的安全分析具有重要意义。

技术领域

本发明涉及岩石工程支护结构分析领域，尤其涉及一种吸能锚杆/锚索的结构型让压模型的构建方法。

背景技术

在岩石工程中，如矿产资源的开采、水能资源的开发、铁路公路的建设等，一般采用普通锚杆(如螺纹锚杆)并结合砂浆和树脂锚固剂进行围岩的支护，其因支护工艺简单而被广泛采用。然而，由于普通锚杆是刚度很大的锚杆，在达到极限荷载时，所能提供的变形量非常小，因而在大变形岩石工程中，普通锚杆会由于自身的变形不够而使得锚杆失效。随着支护理念发展和支护技术的更新，锚杆支护的结构形式从简单的普通锚杆发展到了具有让压功能结构形式的吸能锚杆/锚索。这类锚杆通过让压装置在让压荷载下产生大变形滑移来调控应力释放，因而多用于大变形岩石工程中。

通常，在设计岩石工程的支护方案或者分析锚杆支护结构时，需要通过现有的支护结构数值模拟软件采用相应的锚杆(索)结构单元对锚杆进行模拟。然而，现有的针对吸能锚杆/锚索的模拟方法只是用一个线性构件对吸能锚杆/锚索进行概化模拟，并不模拟其主要结构构件，因而其只是对锚杆的内部结构组成进行了近似替代，因而自然无法反映内部结构的受力，只能在宏观上近似描述结构单元的轴向承载特性及反映对岩土体的支护效果。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中的问题，提出一种吸能锚杆/锚索的结构型让压模型的构建方法，其不仅能够实现对让压锚杆不同受力状态下真实工作性态的模拟，而且能够真实反映让压机理，对锚杆(索)支护结构的安全分析具有重要意义。

为实现上述目的，本发明提供了一种吸能锚杆/锚索的结构型让压模型的构建方法，包括：

(1)分析吸能锚杆/锚索的结构力学特性，得到所述吸能锚杆/锚索的让压装置由锚杆杆体和套设在所述锚杆杆体外的外套管组成，且所述吸能锚杆/锚索的让压功能通过所述锚杆杆体与所述外套管在所述吸能锚杆/锚索的轴力传递点处产生相对滑动实现；

(2)确定所述吸能锚杆/锚索的让压装置的所述轴力传递点的位置；

(3)采用数值模拟软件中已有的锚杆/锚索结构单元对所述锚杆杆体和所述外套管进行模拟；

(4)对于所述锚杆杆体上与所述外套管重合的第一重合部分或者所述外套管上与所述锚杆杆体重合的第二重合部分，删除模拟时数值模拟软件自动生成的与所述第一重合部分对应的结构单元结点的结点-网格类型连接；

(5)建立所述第一重合部分上的结构单元结点和所述第二重合部分上的结构单元结点之间的结点-结点类型连接；

(6)定义所述结点-结点类型连接的属性；

(7)识别所述结点-结点类型连接，并更新与所识别的所述结点-结点类型连接对应的所述结构单元结点；

(8)判断并删除失效的所述结点-结点类型连接；

(9)分别在所述锚杆杆体和所述外套管上预先确定一个监控结点，通过计算这两个监控结点的相对位移的改变量获得当前让压量；

(10在当前让压量达到最大让压距离时，基于所述吸能锚杆/锚索的结构力学特性，设置让压结束时的所述结点-结点类型连接的属性。

详细地，通过待模拟的吸能锚杆/锚索种类及其对应的结构力学特性确定所述吸能锚杆/锚索的让压装置的所述轴力传递点的位置。