加錨巖體力學性能的數(shù)值模擬.pdf

1、巖體中節(jié)理的存在，導致其宏觀力學性能大大降低，給支護工程的設計提出了很大的挑戰(zhàn)。錨桿錨固技術由于其安全可靠、經(jīng)濟實用的特點，備受工程師的青睞。該技術經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展，但是對錨桿加固的機理的系統(tǒng)的研究仍然缺乏。拉拔試驗是加錨巖體力學試驗中的基本試驗，可以為今后調(diào)整錨桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)、改進錨桿的制作工藝提供參考，而剪切試驗對于認識錨桿對弱面抗剪能力的加固特性，具有重要的意義。因此，本文以全長粘結(jié)式錨桿為研究對象，系統(tǒng)的研究加錨巖體的力學特性

2、。
　　本次論文采用RFPA系列軟件，既考慮到了細觀的破壞特點，也能模擬宏觀破壞行為，同時考慮了巖體、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和加錨節(jié)理巖體的剪切試驗，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加錨巖體力學性能的影響，確定錨桿的極限承載能力，揭示錨桿內(nèi)力傳遞規(guī)律與加固機制。
　　本文首先開展錨桿的拉拔試驗，與經(jīng)典的Phillips理論進行結(jié)合，并與其他學者

3、的物理實驗進行驗證對比，驗證數(shù)值模型的可行性，然后根據(jù)已有的全長粘接式錨桿的拉拔物理試驗，設計了相應的數(shù)值正交試驗，對數(shù)值模擬結(jié)果進行整體性的數(shù)理統(tǒng)計分析，并與物理試驗結(jié)果進行比對，研究了抗拔力與巖石彈模、錨桿埋深的關系，總結(jié)了錨固巖體的破壞形式和特點。在單根錨桿的拉伸試驗基礎上，進一步模擬了錨桿間距間的影響和群錨效應對破壞效果的影響，系統(tǒng)研究了群錨結(jié)構(gòu)在拉拔和剪切作用下的力學性能，揭示出其與單錨結(jié)構(gòu)的不同特點。
　　在剪切試驗中

4、，本文主要驗證加錨節(jié)理巖體抗剪性能的增強機制，探討加錨注漿節(jié)理面的抗剪性能，揭示錨桿傾角對加錨注漿節(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)理面抗剪性能的關系。研究結(jié)果表明:節(jié)理巖體的抗剪強度可以通過錨固的方式得以加強;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;當起伏角為17°的起伏節(jié)理面時，錨桿傾角α=45°時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