[发明专利]一种基于数学模型预测锚杆极限承载力的计算方法

摘要

本发明涉及锚杆锚固中对锚杆承载力进行检测的方法技术领域，具体涉及一种基于数学模型预测锚杆极限承载力的计算方法，包括以下步骤步骤一建立锚固界面剪切滑移模型；步骤二确定锚杆的极限抗拔荷载；步骤三确定锚固长度对粘结强度的影响系数ψ，确定岩体的裂隙间距对粘结强度的影响系数K1、确定岩体的裂隙张开度与充填物对粘结强度的影响系数K2；步骤四确定预测锚杆极限承载力的数学模型。本发明通过对实际工程锚杆承载力影响因素的分析与探讨，对锚杆承载力计算公式进行修正，得到综合条件下锚杆承载力计算模型。可准确预测出锚杆极限承载力，且精准度和稳定度较高，可广泛应用于实际工程中。

主权项

一种基于数学模型预测锚杆极限承载力的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：步骤一：建立锚固界面剪切滑移模型：建立全长粘结式锚杆剪应力与锚杆位移关系的指数模型，确定剪应力表达式；步骤二：确定锚杆的极限抗拔荷载：建立数学模型对实测荷载位移数据进行拟合以预测锚杆的极限抗拔荷载值，对锚杆锚固段荷载传递特征进行有效分析；计算锚固体的轴力，基于静力平衡条件和变形协调条件，结合步骤一所得到的剪应力表达式，确定锚固体的轴力公式，进一步根据边界条件确定锚杆的最大抗拔力计算公式；步骤三：确定锚固长度对粘结强度的影响系数ψ，确定岩体的裂隙间距对粘结强度的影响系数k1、确定岩体的裂隙张开度与充填物对粘结强度的影响系数k2；步骤四：确定预测锚杆极限承载力的数学模型：结合步骤三确定的所述锚固长度对粘结强度的影响系数ψ、岩体的裂隙间距对粘结强度的影响系数k1、岩体的裂隙张开度与充填物对粘结强度的影响系数k2，确定预测锚杆极限承载力的计算公式；设杆端受力为F，锚杆的长度为l，所述步骤四确定预测锚杆极限承载力的数学模型为：式中：a为衰减因子，反映图形形状，τp为剪应力峰值岩层和砂浆之间的抗剪强度，D为锚杆直径，E为锚固体弹性模量,A为锚固体的截面积。