Study of hollow friction bolts in rock by a three dimensional composite element method

A new model for hollow rock bolts which comprises rock material, hollow bolt material, bolt/rock interface, is developed on the base of the composite element method (CEM). The main advantage of the new model is that it can be incorporated into the conventional finite element analysis. So the mesh generation of bolted rock structures becomes more convenient and feasible, which is very important in the optimisation of reinforcement design: the mesh can be kept unchanged when the number and orientation of bolts are adjusted. The comparison of the calculation results with a conventional FE approach shows the robustness of the proposed method. Un nouveau modèle numérique de boulons creux comprenant la roche, le matériau du boulon creux et l’interface roche / boulon est développé sur la base de la méthode des éléments composites (CEM). L’avantage principal du nouveau modèle est la possibilité de l’incorporer dans une analyse aux éléments finis conventionnelle. Ainsi la génération du maillage d’une structure rocheuse ancrée devient plus simple ce qui est très important pour une optimisation du projet : en cas d’ajustement du nombre et de l’orientation des boulons, le maillage reste inchangé. La comparaison de résultats de calcul avec ceux obtenus par un code aux éléments finis conventionnel montre la robustesse de la méthode proposée. Auf der Grundlage der Verbund-Element-Methode (CEM) wird ein neues Modell für hohle Reibungsanker entwickelt, das den Fels, das Ankermaterial und die Kontaktfläche Fels / Anker umfasst. Der Hauptvorteil des neuen Modells ist die Möglichkeit, es in eine konventionelle FE-Analyse einzubetten. So wird die Netz-Generierung für verankerte Fels-Bauwerke einfacher, was für die Optimierung des Verankerungs-Projekts von Wichtigkeit ist: wenn Zahl und Orientierung der Anker variiert werden, bleibt das Netz unverändert. Der Vergleich von Rechenergebnissen mit solchen aus einer konventionellen FE-Rechnung zeigen die Robustheit der vorgestellten Methode.