[发明专利]一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法

权利要求书

1.一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

（ⅰ）建立隧道内的平面坐标系；

（ⅱ）对锚杆进行长度方向分段并确定锚杆的直线方程表达；

（ⅲ）计算得到弹性区界面剪应力；

（ⅳ）计算得到塑性区界面剪应力；

（ⅴ）计算得到塑性区半径；

（ⅵ）基于塑性区半径计算得到弹性区锚固力；

（ⅶ）基于塑性区半径计算得到塑性区锚固力；

（ⅷ）计算得到锚杆的锚固力。

2.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅰ）建立隧道内的平面坐标系，具体过程如下：

首先，得到隧道开挖断面；

然后，以隧道开挖断面圆心为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立平面坐标系。

3.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅱ）对锚杆进行长度方向分段并确定锚杆的直线方程表达，具体过程如下：

首先，对锚杆按照整体长度进行分段，一部分杆体位于塑性区，一部分杆体位于弹性区；

然后，设定锚杆的入射点；

再后，设定每根锚杆所在的直线均通过平面坐标系的原点；

最后，依据上述条件得到锚杆的直线方程表达。

4.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅲ）计算得到弹性区界面剪应力，具体过程如下：

首先，对锚杆周围单元土体所受应力进行分析，得到弹性区的切向应力；

然后，将上述切向应力作用到锚杆杆体的正应力，带入到库伦公式；

最后，得到弹性区界面剪应力。

5.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅳ）计算得到塑性区界面剪应力，具体过程如下：

首先，对锚杆周围单元土体所受应力进行分析，得到塑性区的切向应力；

然后，将上述切向应力作用到杆体的正应力，带入到库伦公式；

最后，得到塑性区界面剪应力。

6.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅴ）计算得到塑性区半径，具体过程如下：

首先，分析弹塑性交界面处围岩应力满足条件；

然后，得到塑性区半径的表达。

7.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅵ）基于塑性区半径计算得到弹性区锚固力，具体过程如下：

基于步骤（ⅲ）得到的弹性区界面剪应力和步骤（ⅴ）得到塑性区半径，计算得到锚杆位于弹性区的抗拔力，弹性区的抗拔力即为弹性区锚固力。

8.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅶ）基于塑性区半径计算得到塑性区锚固力，具体过程如下：

基于步骤（ⅳ）得到的塑性区界面剪应力和步骤（ⅴ）得到塑性区半径，计算得到锚杆位于塑性区的抗拔力，塑性区的抗拔力即为塑性区锚固力。

9.根据权利要求1所述的一种考虑非均匀应力场锚杆加固隧道的锚固力计算方法，其特征在于：步骤（ⅷ）计算得到锚杆的锚固力，具体过程如下：

将步骤（ⅶ）得到的塑性区锚固力和步骤（ⅷ）得到的塑性区锚固力进行相加，得到锚杆的锚固力。