[发明专利]一种全长注浆锚杆有效锚固长度的计算方法

权利要求书

1.一种全长注浆锚杆有效锚固长度的计算方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤S1、确定全长注浆锚杆和被加固岩土体的物理力学参数，其中，全长注浆锚杆由锚杆体和包覆在锚杆体外圆柱面上的注浆体构成，设定全长注浆锚杆的锚杆体与注浆体的交界面为第一界面，全长注浆锚杆的注浆体与岩土体的交界面为第二界面，通过测量获得全长注浆锚杆的锚杆体直径d和注浆体的直径D；被加固岩土体的物理力学参数包括岩土体介质材料的外荷载系数K_P；

步骤S2、根据第二界面的剪应力分布，求出第二界面沿整个轴向长度的粘接力的合力Q；

第二界面的轴向剪应力分布满足以下关系式：

式(1)中，x为全长注浆锚杆的注浆体外圆柱面上某点至外荷载作用点的距离；P₀为锚杆外荷载，计量单位为兆帕；

在锚杆正常安全工作的前提下，第二界面沿整个轴向长度的粘接力的合力Q等于第二界面沿整个长度的剪应力的合力，根据式(1)，有：

式(2)中，L为锚固长度；

根据式(2)，当L→∞时，此时有极限粘接力Q_max，此时：

根据式(2)和式(3)，当锚固体长度有限时，对任一锚固长度为L的全长注浆锚杆，其注浆体与岩土体沿整个长度的粘接力的合力Q与Q_max存在如下关系：

步骤S3、根据粘接力的合力Q计算锚固长度L，将式(4)进行变换，有：

解得：

步骤S4、考虑到岩土体介质情况的复杂性和工程安全，引入安全系数K，则全长注浆锚杆的有效锚固长度L_c按照下式进行计算：

2.根据权利要求1所述的一种全长注浆锚杆有效锚固长度的计算方法，其特征是：所述步骤S4中，安全系数K包括锚杆第一界面上的安全系数K₁、第二界面上的安全系数K₂和锚杆不发生屈服的安全系数K_S，其中，

为第一界面上的峰值抗剪强度，τ₁(x₀)为第一界面上峰值剪应力；

为第二交界面上的峰值抗剪强度，τ₂(x₀)为第二界面上的峰值剪应力；

PS为锚杆体材料的屈服强度；

计算有效锚固长度L_c时，安全系数K的值取K₁、K₂、K_S中的最小值。

3.根据权利要求1所述的一种全长注浆锚杆有效锚固长度的计算方法，其特征是：所述步骤S1中，岩土体介质材料的外荷载系数K_P包括以下三种类型：高强介质的外荷载系数、中强介质的外荷载系数和低强介质的外荷载系数，其中，

对于高强介质的外荷载系数，按照下式进行计算：

对于中强介质的外荷载系数，按照下式进行计算：

对于低强介质的外荷载系数，按照下式进行计算：