全长粘结锚杆支护隧洞围岩的颗粒离散元模拟与细观作用机理研究

作者：李冬冬; 胡浩然; 肖明; 王小毛

来源：武汉大学学报(工学版), 2023, 1-8.

• 围岩
• 锚杆
• 中性点
• 颗粒离散元
• 离散-连续耦合

采用基于颗粒离散元软件(Particle Flow Code， PFC)和有限差分软件(Fast Lagrangian Analysis of Continuum， FLAC)的离散-连续耦合模型，从细观角度研究了隧洞开挖边界围岩维持自平衡的“压力环”机制、锚杆支护围岩“中性点”特征和围岩-锚杆联合承载细观作用机理。结果表明锚杆支护使得开挖边界围岩“压力环”厚度降低，单根压接触力链量值升高并交织在锚杆周围，锚杆颗粒间平行粘结力远大于围岩颗粒平行粘结力，从细观角度良好呈现了锚杆-围岩联合承载机制，并说明锚杆支护是保持洞室开挖面稳定的主要承载结构；围岩与锚杆颗粒变形不一致性直观体现了锚杆在隧洞围岩支护过程中的“中性点”特征；开挖前后临空面附近围岩的颗粒孔隙率下降百分比较无锚杆支护工况显著降低，体现了锚杆为改善开挖引起的围岩松动效应所发挥的重要作用。

• 单位
  水资源与水电工程科学国家重点实验室; 长江勘测规划设计研究有限责任公司; 武汉大学