恒阻大变形锚杆非线性力学模型及恒阻行为影响参数分析

摘要

恒阻大变形锚杆具有高恒阻力、大变形和高吸能的优良特性,它在巷道、隧道和边坡工程的加固和监测中具有广泛的应用。从恒阻锚杆的特性分析出发,建立了恒阻大变形锚杆的非线性力学模型,该模型能够将恒阻锚杆的力-位移曲线的上升段和黏滑段统一起来,能够更完整地对恒阻大变形锚杆的力学行为进行描述,并且用无量纲方法对影响恒阻大变形锚杆力学行为的4个参量Ω、ζ、μd和f进行了分析,得出各个参量对系统黏滑阶段的恒阻力均值、振幅、振动周期和主振频率的影响特征。基于有限元数值模拟方法对该非线性模型进行了计算验证,证明了建立的非线性力学模型的正确性,并探究了恒阻体体积模量、套管体积模量和拉伸速度对恒阻大变形锚杆的恒阻黏滑行为的影响特征,为恒阻大变形锚杆后续的优化设计和工程应用提供了理论依据。