考虑非均匀应力场巷道弹塑性分区的锚杆力学分析

为研究不同水平应力条件下深埋圆形巷道在支护过程中的围岩-锚杆受力力学机制,根据不同水平应力条件下围岩力学特点,把在锚固支护过程中的围岩分成锚固残余区、锚固软化区、非锚固软化区以及弹性区.基于对围岩扩容、软化以及锚杆锚固效应的考虑,引入扩容系数和软化模量,推导了不同水平应力下围岩弹塑性区应力、位移表达式以及锚杆受力的解析表达式.通过算例对比分析了在不同侧压力系数时,锚固支护下地下深埋巷道不同位置应力分布形式,进一步分析了不同预紧力及不同锚杆长度作用下围岩-锚杆的受力特征.结果 表明:深埋巷道围岩塑性区变形是导致锚杆受力变化的根本原因,对于高水平应力的围岩,提高顶板锚杆预紧力使锚杆受力趋于平稳,可有效减小塑性区半径和位移;采用高预紧力锚杆对非均匀应力场下深埋巷道进行支护,支护结构可对围岩预留变形量的设计提供有力借鉴.