拉力型锚杆锚固界面剪应力分布偶应力理论分析

锚杆锚固段界面剪应力分布规律是锚杆设计研究的重点，直接影响锚固效果。锚固段界面上的剪应力会引起界面附近的岩土体较大的应变梯度，而用经典弹性理论分析锚固段剪应力时没有考虑应变梯度。偶应力理论引进弯曲曲率，考虑弯曲效应对介质变形特性的影响，基于该理论建立平面应变问题的有限元计算模型，研究拉力型锚杆锚固段界面上的剪应力分布、界面附近的边界层效应和偶应力的尺度效应，并将偶应力理论的计算结果和经典弹性理论的计算结果进行比较。结果表明，在偶应力理论下，拉力型锚杆锚固段界面的剪应力和剪应变有所减小，特别是峰值处的剪应力减少明显；界面处的剪应力不再连续；界面附近的剪应变突变有所改善，出现一个过渡区域。特征长度减小，过渡区域变小，应变梯度增大，第二剪切模量对剪应力分布的影响不明显。