بررسي اندركنش بولت-دوغاب-سنگ در آزمايش كشش بولت تزريقي و تعيين منحني بار-جابه‌جايي به روش تحليلي

Rock Bolt-Grout-Rock Interaction in Pullout Test and Determining Load-Displacement Curve of the Bolt Head

هدف اين مقاله بررسي اندركنش بولت-دوغاب-سنگ در آزمايش كشش بولت تزريقي و تعيين منحني بار-جابه‌جايي (در محل اعمال بار در شروع نقطه گيرداري) به روش تحليلي مي‌باشد. اغلب اوقات خروجي آزمايش كشش بولت فقط منحني بار-جابه‌جايي (در محل اعمال بار) است. در اين مقاله امكان استفاده از اين منحني در ارزيابي اندركنش بولت-دوغاب-سنگ و تعيين حداكثر مقاومت برشي در محل اتصال بولت-دوغاب مورد بررسي قرار گرفته است. در اين بررسي رفتار مختلف سطح تماس بولت-دوغاب شامل اتصال كامل، جداشدگي بخشي، جداشدگي با مقدار مقاومت برشي باقيمانده و جداشدگي كامل در نظر گرفته شده است. در ادامه بارگذاري، بيرون آمدن كامل بولت يا تسليم‌شدگي المان ميله بولت لحاظ شده است. با در نظر گرفتن توزيع تنش برشي در سطح تماس بولت-دوغاب و در طول بولت، توزيع تنش محوري در طول بولت تعيين شده و جابه‌جايي سر بولت نيز بدست آمده است. در اين روش بولت با طول نسبتاً بلند كه در پايدارسازي فضاهاي زيرزميني مورد استفاده قرار مي‌گيرد، در نظر گرفته شده است. در ادامه چگونگي برآورد حداكثر مقاومت برشي سطح تماس بولت-دوغاب بر اساس منحني بار-جابه‌جايي حاصل از آزمايش كشش بولت ارائه شده است. به اين منظور نتايج بدست آمده از روش تحليلي (با تغيير پارامترهاي ورودي فرضي) با نتايج حاصل از آزمايش كشش بولت به روش سعي و خطا مقايسه شده و بر مبناي آن پارامتر حداكثر مقاومت برشي سطح تماس بولت-دوغاب تعيين مي‌شود.

The purpose of this paper is to investigate analytically the fully grouted rock bolt interaction with grout and rock in pullout test and to determine the load-displacement curve of the bolt head (beginning of the bonded section). Usually, the pullout test output is only the load-displacement curve. This paper discusses how to use this curve to determine the bolt-grout-rock interaction. For modeling bolt-grout interface behavior, coupling (compete for bonding), partial decoupling, decoupling with the residual shear strength, and complete decoupling have been considered. With increasing the applied load, two possible cases including complete pullout and bolt shank yielding are considered. Based on experimental results, a model for the shear stress along a fully grouted bolt is assumed. According to this model, the distribution of axial stress in the bolt and displacement of the bolt head is determined. It is also assumed that the bolt is sufficiently long, which is usually used in underground excavations. Based on the presented analytical method, the bolt head load-displacement curve is determined by assuming input parameters. This curve is compared with a pullout test result.