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Research研究探讨 251● 土层锚固体界面层厚度的选择 毕冬宾 刘 群 时 健 韩国幸 玄 超 (山东科技大学 土木工程与建筑学院，山东 青岛266590) 中图分类号：G322 文献标识码：B 文章编号 1007—6344 (2016)08—0251—01 摘要 ：随着我国基础设施建设力度加大，锚固技术飞速发展 ，但其理论研究相对滞后。本文根据锚固体破坏特征介绍了界面破 坏的概念，提 出了适用于数值模拟的复合界面单元，该复合界面单元由实体单元和接触单元组成，其中实体单元体现锚杆拉拔时对 周围土体的体胀特性，接触单元作为锚固体与土体之间的滑动摩擦单元。着重研究了新型复合界面单元的厚度选取 ，利用ANSYS 数值模拟软件，从微观方面，模拟出了接触面的塑性贯通区，即界面层厚度；从宏观方面，模拟土层锚杆在不同界面层厚度下的力 学特征，若界面层厚度选取过大，平均剪应力减小，反之，选取厚度过小，同等荷载小下，锚固体和土体相对错动位移增大；从土 层锚杆室内现场试验方面，得出了在特定材料性质下的界面层厚度。 关键词：土层锚 固；接触界面；界面单元；数值模拟 ；拉拔试验 结果，经测量塑性区域贯通后的宽度即为界面层厚度d。 1引言 锚同技术指通过锚杆 、锚索或者其它锚固结构将锚固体和周围的地层连接成 4土层锚杆拉拔数值模拟 为一体，依靠锚固体与地层间的相互剪应力来传递荷载，或通过加固地层的性质 为模拟土层锚固界面层厚度对界面层力学效应的影响，采用 Drueker—Prager 来增强结构物的稳定性…。土层锚杆是岩土锚固中的一个重要分支，它是一种主动 屈服准则建模 ，根据锚固体系的组成材料，锚杆、承压板采用各向同性线弹性模 承拉杆件，其一端和挡土墙或工程构筑物连接，另一端锚固在土层中，充分调动 型 ，对于附着在界面层上的接触面分别采用了 Targe169单元作为 目标单元和 所支护土体的自身强度和 自稳能力，改 良土体性质，用 以维持构筑物及所支护土 Conta171单元作为接触面单元，两者通过与接触面单元共享同样的实常数来配对 。 层的稳定 。随着我国各种基础设施建设力度的加大，新型的锚固形式层出不穷。 土层深度较浅，视为同一类土，并忽略重力影响。 然而，对锚固机理的研究相对匮乏，直到二十世纪的中后期，锚杆的锚固机理才 (1)几何参数 ：取锚固长度为 lm。锚杆直径 20ram，灌浆体直径 60mm， 被人们有所认知，并在此基础上产生了众多的锚杆加固理论 。 锚固长度 1000mm。施加荷载 1．0MPa。计算范围，土体直径 1000mm，深度 30000ram； 大量的工程实践研究表明，锚固系统的失效大多数情况是出现在灌浆体和岩 (2)力学参数 ：在经过多次试算和比较后，选取的计算参数如表 1所示； 土体之间的界面上，而恰恰是这个界面上具有复杂的力学特性 。因此，对于土层 (3)界面层厚度 ：1．0mm、2．0ram、3．0ram、4．0mm、5．0mm、6．0ram、7．0mm、 锚固系统中灌浆体与土体界面力学效应的研究意义重大。 8．0mm 、9．0ram 、10．Omm。 本文研究的目的是通过理论分析界面层的破坏特征，提出适用的界面单元用 进行数值模拟后，输出不同厚度界面层下剪应力分布图。从不同界面层厚度 于土层锚固体拉拔数值模拟研究，通过数值模拟和拉拔试验确定界面层物理力学 下的剪应力分布图可以发现，剪应力最大值出现在孔 口附近，沿孔底方向逐渐变 参数的选择。为土体锚固技术的应用、分析、计算、设计和评价提供可靠的理论 小；随着界面层厚度的增加，剪应力最大值逐渐减小 ，平均剪应力也随之减小， 依据。