錨固結(jié)構(gòu)面剪切特性及巖石破裂機(jī)制宏細(xì)觀研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)面普遍存在于巖體中，是巖體中最弱的部分，在很大程度上控制著巖體的變形特點(diǎn)和破壞模式。由于結(jié)構(gòu)面的存在，節(jié)理巖體中塊體常常沿著結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切滑移或者錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致節(jié)理巖體的穩(wěn)定性和整體性降低。研究表明:錨桿可以限制塊體的層間錯(cuò)動(dòng)或滑移，減小巖體的變形，提高巖體的穩(wěn)定性，故其廣泛被應(yīng)用于節(jié)理巖體的錨固領(lǐng)域，是節(jié)理巖體加固中重要的支護(hù)手段之一。然而，由于巖體的各向異性和節(jié)理面發(fā)育的復(fù)雜性等因素，錨桿加固節(jié)理巖體的機(jī)制非常復(fù)雜，對(duì)剪切荷載作用下

2、錨固結(jié)構(gòu)面宏細(xì)觀力學(xué)響應(yīng)和錨桿-巖體相互作用的機(jī)理認(rèn)識(shí)還不足，成為制約節(jié)理巖體錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)發(fā)展的重要瓶頸問題。
　　在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論分析、物理試驗(yàn)和數(shù)值模擬技術(shù)，本文開展了結(jié)構(gòu)面錨固力學(xué)性能方面和錨固結(jié)構(gòu)面破壞機(jī)制方面的研究，本文的研究對(duì)于錨固技術(shù)的發(fā)展、工程設(shè)計(jì)等方面有重要的意義，另外也會(huì)為目前國(guó)家正在進(jìn)行或即將進(jìn)行的大型巖體工程建設(shè)中相關(guān)技術(shù)問題的解決提供理論支持和技術(shù)支撐。
　　結(jié)合前人的相關(guān)研究成

3、果，本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　(1)通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)和顆粒流數(shù)值模擬，確定了巖石的細(xì)觀力學(xué)參數(shù)，為進(jìn)一步的研究奠定了基礎(chǔ)，對(duì)巖石壓縮荷載作用下內(nèi)部顆粒組分的宏細(xì)觀力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了研究，得到了巖石壓縮破壞過程中顆粒旋轉(zhuǎn)弧度、顆粒間接觸力、顆粒豎向位移以及細(xì)觀裂紋的演化過程;
　　(2)基于顆粒離散元軟件PFC內(nèi)置FISH語言，提出了滿足實(shí)際強(qiáng)度和大變形雙重要求的雙線性錨桿本構(gòu)模型，并應(yīng)用于模擬計(jì)算中，對(duì)壓剪荷載

4、作用下錨固結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的宏細(xì)觀研究，得到了錨桿加固結(jié)構(gòu)面的錨固機(jī)理，并從宏觀層面研究了剪切過程中能量和錨桿受力狀況的演化情況，而在細(xì)觀層面，得到了主應(yīng)力矢量、顆粒旋轉(zhuǎn)弧度、顆粒間接觸力、顆粒間法向接觸數(shù)量及方位角分布范圍等非經(jīng)典場(chǎng)量以及細(xì)觀裂紋等的演化過程;
　　(3)利用PFC軟件對(duì)剪切荷載作用下錨桿-漿體-結(jié)構(gòu)面相互作用機(jī)理進(jìn)行了研究，研究了錨桿剛度和漿體強(qiáng)度對(duì)錨固體系宏細(xì)觀的影響，得到了不同支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)下的