[发明专利]一种压力型锚索极限抗压强度计算方法

权利要求书

1.一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

(i)设计相应的锚固段长度和锚固段钻孔半径，对锚固段微元段的受力进行受力分析

(ii)考虑锚固体，围岩体为线性弹性材料，锚固体与岩体之间的界面满足库仑准则

(iii)锚固体截面上应力为均匀分布，得到锚固段剪应力分布的理论解

(iv)根据锚固段剪应力分布的理论解，计算压力型锚索极限抗压强度

(v)根据计算得到的压力型锚索极限抗压强度和设计值相比较，若满足要求则输出极限抗压强度，若不满足则考虑增加注浆长度或增加钻孔半径。

2.根据权利要求1所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：

步骤(i)对锚固段微元段的受力进行受力分析，具体的如下：

沿锚固体长度方向取压力型锚索锚固段的一小微段，由该微段的平衡条件，得到微段平衡方程：

σ_z*πb²-(σ_z+dσ_z)πb²-τ*2πbdz＝0 (1)

dσ_z+2τdz＝0 (2)

其中，σ_z-锚固体截面上的应力；

b-钻孔的半径；

τ-围岩对微段作用的剪应力。

3.根据权利要求2所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：

步骤(ii)锚固体与岩土体之间的界面满足无粘力的库仑条件，则有

其中，τ-围岩对微段作用的剪应力；

σ-围岩对微段作用的正应力；

-界面上的内摩擦角。

4.根据权利要求3所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：得到物理方程

在应力均布的情况下，则σ_θ＝σ_r＝σ，

得到下式

其中，ε_r-锚固体界面上的应变；

σ_r-锚固体界面上的应力；

E、μ-锚固体的弹性模量、泊松比；

σ-围岩对微段作用的正应力；

σ_z-锚固体截面上的应力。

5.根据权利要求4所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：得到微段的几何方程，

并结合式(5)，ε_r＝const，得到下式：

u_r|_r＝b＝ε_r*b (6)

其中，ε_r-锚固体界面上的应变；

b-钻孔的半径。

6.根据权利要求5所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：在在锚固体与岩体之间的界面上，有如下关系：

σ＝k*u_r|_r＝b (7)

其中，k可以由无穷平面中圆孔受均布内压σ作用的位移解获得：

其中，E′、μ′-岩体的弹性模量、泊松比；

b-钻孔的半径；

c、-界面上的粘结力、内摩擦角。

7.根据权利要求6所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合以上公式，计算得到锚固段剪应力分布的理论解，具体如下：

其中，P-锚索的拉力

b-钻孔的半径。

8.根据权利要求7所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合公式(12)和公式(2)，能够得到以下关系：

9.根据权利要求8所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合公式公式(3)～公式(8)得到σ和σ_z之间的关系，具体如下：

10.根据权利要求9所述的一种压力型锚索极限抗压强度计算方法，其特征在于：结合公式(13)和公式(14)，得到压力型锚索的极限抗压强度，具体如下：