加錨巖體力學(xué)性能的數(shù)值模擬.pdf

1、巖體中節(jié)理的存在，導(dǎo)致其宏觀力學(xué)性能大大降低，給支護(hù)工程的設(shè)計(jì)提出了很大的挑戰(zhàn)。錨桿錨固技術(shù)由于其安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，備受工程師的青睞。該技術(shù)經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，但是對(duì)錨桿加固的機(jī)理的系統(tǒng)的研究仍然缺乏。拉拔試驗(yàn)是加錨巖體力學(xué)試驗(yàn)中的基本試驗(yàn)，可以為今后調(diào)整錨桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)、改進(jìn)錨桿的制作工藝提供參考，而剪切試驗(yàn)對(duì)于認(rèn)識(shí)錨桿對(duì)弱面抗剪能力的加固特性，具有重要的意義。因此，本文以全長(zhǎng)粘結(jié)式錨桿為研究對(duì)象，系統(tǒng)的研究加錨巖體的力學(xué)特性

2、。
　　本次論文采用RFPA系列軟件，既考慮到了細(xì)觀的破壞特點(diǎn)，也能模擬宏觀破壞行為，同時(shí)考慮了巖體、粘結(jié)材料、錨桿三者之間的相互作用和整體聯(lián)系。分別模擬加錨巖體的拉拔試驗(yàn)和加錨節(jié)理巖體的剪切試驗(yàn)，獲取加錨巖體的破壞特征、極限荷載與變形參數(shù)，旨在研究不同因素水平對(duì)加錨巖體力學(xué)性能的影響，確定錨桿的極限承載能力，揭示錨桿內(nèi)力傳遞規(guī)律與加固機(jī)制。
　　本文首先開展錨桿的拉拔試驗(yàn)，與經(jīng)典的Phillips理論進(jìn)行結(jié)合，并與其他學(xué)者

3、的物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值模型的可行性，然后根據(jù)已有的全長(zhǎng)粘接式錨桿的拉拔物理試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)值正交試驗(yàn)，對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行整體性的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，并與物理試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，研究了抗拔力與巖石彈模、錨桿埋深的關(guān)系，總結(jié)了錨固巖體的破壞形式和特點(diǎn)。在單根錨桿的拉伸試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步模擬了錨桿間距間的影響和群錨效應(yīng)對(duì)破壞效果的影響，系統(tǒng)研究了群錨結(jié)構(gòu)在拉拔和剪切作用下的力學(xué)性能，揭示出其與單錨結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)。
　　在剪切試驗(yàn)中

4、，本文主要驗(yàn)證加錨節(jié)理巖體抗剪性能的增強(qiáng)機(jī)制，探討加錨注漿節(jié)理面的抗剪性能，揭示錨桿傾角對(duì)加錨注漿節(jié)理巖體抗剪性能的影響規(guī)律，總結(jié)錨桿傾角與加錨起伏節(jié)理面抗剪性能的關(guān)系。研究結(jié)果表明:節(jié)理巖體的抗剪強(qiáng)度可以通過(guò)錨固的方式得以加強(qiáng);較小的錨桿傾角具有較大的抗剪能力，而這種提高是犧牲錨桿抗拔能力獲得的，具有一定局限性;當(dāng)起伏角為17°的起伏節(jié)理面時(shí)，錨桿傾角α=45°時(shí)試樣的抗剪效果最好;為了提高巖體的綜合抗剪能力，可以采用增加節(jié)理單位面積