考虑界面及损伤效应的岩体锚固系统渐进破坏行为

摘要

针对锚固岩体岩块-黏结层-锚杆各单元耦合作用,考虑岩块的弹塑性行为、黏结层的拉压刚度劣化以及锚杆的颈缩破断特性,基于Barton节理面粗糙度模拟节理面形貌,建立了常法向应力边界效应下节理岩体锚固的三维精细化数值模型,并通过试验结果对比论证了模型的可靠性,进一步分析了锚固角、节理面形貌对系统抗剪性能及各单元渐进损伤力学行为的影响。结果表明:锚杆变形分为线弹性、塑性强化和延性损伤软化3阶段,锚固角对锚杆应力分布有重要影响,锚杆破断位移随着锚固角的增大而减小;岩块水平位移呈现无明显增加、缓慢增加和急速增加3个阶段,节理面粗糙度对岩块塑性区形貌有较大影响;黏结层刚度折减呈三折线形式,随着粗糙度的增大,刚度折减速率减小,损伤程度减小;黏结层由于挤压作用易发生脱黏,导致岩块-黏结层-锚杆变形不协调,损伤累积最终发生锚固失效。所得结论对节理岩体锚固工程灾害防控具有重要意义。