确定椭圆形隧洞端头锚固锚杆轴力的解析方法

岩石锚杆作为一种简单有效的支护手段,已被广泛应用于隧道和采矿等工程中。目前利用解析方法只对圆形隧洞端头锚固锚杆进行了力学分析,基于深埋椭圆形隧洞围岩内任意点作用有集中力的解析函数,推导出应力和位移的精确解析解,并给出显式表达式。通过叠加原理获得多个集中力作用下的应力和位移显式表达式,并考虑隧洞开挖引起的位移,根据变形协调条件建立了求解端头锚固式锚杆轴力的线性方程组,获得锚杆无预紧力和有预紧力2种情形下每根锚杆所承受的轴力分布规律。并使用ANSYS有限元软件对所获得的解析解进行对比验证。分析了锚杆刚度、锚杆长度以及预紧力对锚杆轴力的影响。