采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (1): 180-193.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2022.0688

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FLAC3D锚杆(索)拉伸-剪切破断单元的二次开发及数值实现

孟庆彬1,2,宋子鸣1,刘滨2,李为腾3,王从凯1,辛学奎1   

  1. 1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州221116;
    2. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071;
    3. 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590
  • 出版日期:2025-01-15 发布日期:2025-01-18
  • 通讯作者: 孟庆彬,E-mail:mqb1985@126.com, Tel:13951468390
  • 作者简介:孟庆彬(1985— ),男,山东省菏泽市人,博士/博士后,副研究员,从事深部岩体力学与围岩稳控理论及关键技术方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2021YFC2902103);国家自然科学基金项目(52074268,51704280);中国博士后科学基金项目(2021T140708)

Secondary development and numerical realization of FLAC3Dbolt (cable) tensile-shear fracturing unit#br#

  • Online:2025-01-15 Published:2025-01-18

摘要: FLAC3D内嵌的Cable原始单元不具有拉伸或剪切破断失效属性,高估了锚杆(索)的支护能力及对巷道围岩的控制效果,存在巷道支护失效的安全隐患。为解决Cable原始单元无法实现锚杆(索)破断失效的问题,提出了锚杆(索)拉伸、剪切、拉剪破断判据;基于Fish语言构建了考虑拉伸、剪切及拉剪作用的修正Cable破断单元模型及数值分析流程,完成了FLAC3D中锚杆(索)3种破断行为数值模拟的二次开发;开展了锚杆(索)破断模拟试验和锚喷支护巷道应用分析,修正的Cable拉伸-剪切破断单元模型的数值模拟试验结果符合预期,所开发的Cable破断单元模型兼有锚杆(索)拉伸和剪切破断的属性,较好地实现了拉剪荷载作用下锚杆(索)破断失效行为的模拟,数值模拟的锚杆(索)力学行为与工程实际更为相符。随着巷道埋深(应力水平)的增加,当锚杆(索)的变形量或受力状态达到其拉伸-剪切破断条件时,锚杆(索)则破断失效而无法再继续控制巷道围岩变形,锚杆(索)均有自身的支护适用性。

关键词: FLAC3D二次开发, 锚杆(索)破断失效, Cable破断单元, 支护适用性

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