[发明专利]岩石群锚杆相互作用界限间距的计算方法及岩石群锚杆的极限抗拔力计算方法

说明书

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种岩石群锚杆相互作用界限间距的计算方法及岩石群锚杆的极限抗拔力计算方法。该方法包括：计算单锚杆在1/4半无限空间弹性体中任意一点的极坐标应力解；计算双锚杆的双切向、法向分布力作用半无限空间弹性体内任一点的应力解；计算双锚杆切向、法向分布力共同作用下半无限空间弹性体中锚杆间应力为零的点的几何关系解；建立竖向抗拔荷载作用的岩石锚杆位移影响系数K；求解竖向荷载作用岩石群锚杆相互作用的界限间距。本发明形成了一套完整、力学意义清晰的岩石群锚杆相互作用界限间距的计算方法，为岩石群锚杆基础的设计提供了理论基础，保证了岩石群锚杆设计的安全性。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种岩石群锚杆相互作用界限间距的计算方法及岩石群锚杆的极限抗拔力计算方法。

背景技术

岩石锚杆是锚固岩土层为岩体的锚杆，主要发挥其抗拔作用，工程应用中往往采用多根锚杆布置，称之为岩石群锚杆或岩石群锚杆基础。对于岩石锚杆而言，因锚杆极限抗拔力较大，受到静载荷试验条件的限制，岩石群锚杆的极限抗拔力试验较少，主要采用单锚杆的抗拔力试验确定单锚杆极限抗拔力，进而根据设计规定的计算群锚杆的极限抗拔力。在现行规范和有关资料中，岩石群锚杆的锚杆间距是根据少量的试验分析确定的，并没有给出计算方法，岩石锚杆的锚杆间距布置的设计缺少理论基础，导致岩石群锚杆的极限承载力计算不合理，需要提出一种岩石群锚杆相互作用界限间距的计算方法，科学设计岩石群锚杆的锚杆间距，充分发挥单锚杆的抗拔能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石群锚杆相互作用界限间距的计算方法，确定岩石群锚杆合理间距布置，充分发挥岩石单锚杆的抗拔力，从而达到岩石群锚杆的最优承载力。

本发明的目的在于提供一种岩石群锚杆的极限抗拔力计算方法，解决现有技术中岩石群锚杆的极限承载力计算不合理的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种岩石群锚杆相互作用界限间距的计算方法，包括：

计算单锚杆在1/4半无限空间弹性体中任意一点的极坐标应力解；

根据应力应变叠加理论，结合极坐标应力解，计算双锚杆的双切向、法向分布力作用半无限空间弹性体内任一点的应力解；

根据应力解，计算双锚杆切向、法向分布力共同作用下半无限空间弹性体中锚杆间应力为零的点的几何关系解；

根据几何关系解，建立竖向抗拔荷载作用的岩石锚杆位移影响系数K；

结合影响系数K，求解竖向荷载作用岩石群锚杆相互作用的界限间距。

在本发明较佳的实施例中，

计算单锚杆在1/4半无限空间弹性体中任意一点的极坐标应力解时，是假定锚杆侧岩石为顶角π/2的楔形半无限空间弹性体，在楔形体竖直面上作用有均布的法向分布力和切向分布力。

在本发明较佳的实施例中，

计算单锚杆在1/4半无限空间弹性体中任意一点的极坐标应力解时，是根据弹性力学的应力理论及锚杆侧岩石的单元分析进行计算。

在本发明较佳的实施例中，

锚杆间应力为零的点包括在两根锚杆的中线位置满足x轴方向的正应力为零的点；以及在两根锚杆的中线位置满足z轴方向的正应力为零的点。

在本发明较佳的实施例中，

建立位移影响系数K时，是假定锚杆发生竖向位移时，锚杆侧壁摩阻力通过岩土体环形单元，由锚杆侧面向四周逐层传递，岩体所承担的剪应力亦逐渐减小。

在本发明较佳的实施例中，

位移影响系数K的计算公式为：