【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下洞室围岩支护，具体涉及一种综合评估地下洞室锚杆受力性能的离散元数值模拟方法。
技术介绍
1、随着地下空间的开发，越来越多地下工程正在如火如荼地建设中。由于岩体结构的非连续性与复杂性，隧道与地下洞室等工程经常要在节理岩体中开挖。锚杆支护已经成为节理岩体洞室支护的重要支护方式之一。
2、目前对锚杆受力性能的评价方法为安全系数法，主要是通过数值模拟并结合安全系数法进行评估，即通过数值仿真软件模拟地下洞室开挖与支护过程，将数值模拟结果中洞室开挖后锚杆受到的轴向拉力乘以安全系数后直接与锚杆杆体的抗拉强度相比较，如果前者小于后者，则认为锚杆受力在可承受范围内，锚杆未失效破坏；如果前者不小于后者，则认为锚杆被拉坏。然而，安全系数法中采用的安全系数是一个笼统的经验系数，是结构平均的安全贮备，不能定量表征荷载与抵抗力的变异性。另外，当前评价方法一般只考虑锚杆杆体被拉断的失效形式，未考虑锚杆杆体从注浆体中拔出、锚固段注浆体从岩体中拔出、锚杆杆体被剪断、锚杆剪切位移过大等多种失效模式，无法全面综合评价地下洞室锚杆支护的可靠性与地下洞室围岩的稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种综合评估地下洞室锚杆受力性能的离散元数值模拟方法，采用荷载与抵抗力因子设计法，通过荷载因子与抵抗力因子分别定量表示荷载与抵抗力的变异性，并结合锚杆杆体可能出现的多种失效模式，综合评价锚杆的受力性能，以确保设计的可靠性和安全性。
2、本专利技
3、s1.建立地下洞室开挖离散元数值模拟模型，并将每根锚杆杆体均分为长度相等的多个锚杆单元，计算求解获取地下洞室开挖与支护后所有锚杆杆体的内力数据和位移数据，包括各个锚杆单元所受轴力、锚杆与节理相交部位的锚杆单元所受剪力和剪切位移；
4、s2.根据已知的工程设计规范并结合具体工程地质情况、锚杆的类别及性能，确定锚杆的荷载因子、抗拉强度、抗拉强度的抵抗力因子、锚杆杆体与浆体间的粘结强度、锚杆杆体与浆体间的粘结强度的抵抗力因子、岩体与浆体间的粘结强度、岩体与浆体间的粘结强度的抵抗力因子、锚杆剪切位移的最大允许值；
5、s3.整理所有锚杆单元的轴力数据，将其中最大轴力作为锚杆轴力；整理所有锚杆与节理相交部位的锚杆单元的剪切位移数据，将其中最大剪切位移作为锚杆剪切位移；若锚杆杆体满足以下任何一种失效破坏情况，则视为锚杆失效破坏：
6、a.失效破坏情况一
7、将锚杆的抗拉强度乘以抗拉强度的抵抗力因子，得到因子化的锚杆抗拉强度；将锚杆杆体与浆体间的粘结强度乘以锚杆杆体与浆体间的粘结强度的抵抗力因子，得到因子化的杆体-浆体粘结强度；将岩体与浆体间的粘结强度乘以岩体与浆体间的粘结强度的抵抗力因子，得到因子化的岩体-浆体粘结强度；
8、将锚杆轴力乘以锚杆的荷载因子，得到因子化的锚杆轴力，若因子化的锚杆轴力低于以上因子化的锚杆抗拉强度、因子化的杆体-浆体粘结强度和因子化的岩体-浆体粘结强度中的任何一种，则视为锚杆杆体失效破坏；
9、b.失效破坏情况二
10、将锚杆与节理相交部位的锚杆单元所受轴力与剪力分别乘以锚杆的荷载因子，得到锚杆与节理相交部位的锚杆单元因子化的轴力-剪力数据点，将该因子化的轴力-剪力数据点与根据屈瑞斯卡破坏准则确定的锚杆剪切破坏曲线对比，若该因子化的轴力-剪力数据点不在锚杆剪切破坏曲线的包络范围内，则视为锚杆剪切破坏；
11、c.失效破坏情况三
12、若锚杆剪切位移大于其最大允许值，则视为锚杆因剪切位移过大而失效破坏。
13、上述离散元数值模拟方法中，根据屈瑞斯卡破坏准则确定的锚杆剪切破坏曲线按如下公式绘制：
14、
15、其中，q为锚杆与节理相交部位的锚杆单元所受剪力，d为锚杆杆体的直径，σ为锚杆杆体的屈服应力，n为锚杆轴力。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术提出的综合评估地下洞室锚杆受力性能的离散元数值模拟方法，采用荷载与抵抗力因子设计法，而非笼统的安全系数法，通过荷载因子与抵抗力因子分别定量表示荷载与抵抗力的变异性，并结合锚杆杆体可能出现的多种失效模式，包括锚杆杆体被拉断、锚杆杆体从注浆体中拔出、锚固段注浆体从岩体中拔出、锚杆杆体被剪断、锚杆剪切位移过大等，实现锚杆的受力性能综合评价，以确保设计的可靠性和安全性。本专利技术为综合评估节理岩体地下洞室锚杆受力性能提供了数值模拟手段，对洞室锚杆支护设计优化具有指导意义。
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1.综合评估地下洞室锚杆受力性能的离散元数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的综合评估地下洞室锚杆受力性能的离散元数值模拟方法，其特征在于，根据屈瑞斯卡破坏准则确定的锚杆剪切破坏曲线按如下公式绘制：
【技术特征摘要】
1.综合评估地下洞室锚杆受力性能的离散元数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的综...
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