基于完整錨桿系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的圍巖質(zhì)量識(shí)別研究.pdf

1、完整錨桿－圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)完整錨桿系統(tǒng)，是實(shí)際工程中錨桿錨固系統(tǒng)的理想化模型。它是由完整的錨桿桿體、完整的錨固介質(zhì)（水泥砂漿）以及未經(jīng)擾動(dòng)的圍巖組成的有機(jī)體系。在描述錨桿受到瞬態(tài)縱向荷載作用的數(shù)學(xué)力學(xué)模型中，將錨固介質(zhì)與圍巖對(duì)錨桿體的作用簡(jiǎn)化為沿桿長(zhǎng)均勻分布的桿側(cè)剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)，以及均勻分布在桿底的剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)錨桿系統(tǒng)的動(dòng)力參數(shù)）。它們不僅是表征錨桿錨固質(zhì)量的重要指標(biāo)，而且從錨桿系統(tǒng)動(dòng)力參數(shù)的變化中能夠體現(xiàn)錨桿所在圍巖

2、的物理參數(shù)的變化。因此，建立圍巖物理參數(shù)與完整錨桿系統(tǒng)動(dòng)力參數(shù)的映射關(guān)系，一方面能將完整錨桿系統(tǒng)動(dòng)力參數(shù)的取值作為同等圍巖級(jí)別時(shí)缺陷錨桿動(dòng)力參數(shù)的對(duì)比依據(jù)，進(jìn)而識(shí)別缺陷錨桿的缺陷位置與缺陷程度。另一方面，通過(guò)完整錨桿系統(tǒng)動(dòng)力參數(shù)所對(duì)應(yīng)的圍巖物理參數(shù)的識(shí)別，能夠體現(xiàn)出錨桿所在圍巖性狀發(fā)生的變化。由于在錨桿的長(zhǎng)期服役過(guò)程中，錨桿所在圍巖可能受到自然或人為的擾動(dòng)，作為錨桿系統(tǒng)的有機(jī)組成部分的圍巖的健康與否關(guān)系到整個(gè)錨桿系統(tǒng)的健康，因此通過(guò)完整

3、錨桿動(dòng)力響應(yīng)對(duì)圍巖質(zhì)量進(jìn)行識(shí)別，是錨桿系統(tǒng)長(zhǎng)期健康診斷的重要手段。 本文從完整錨桿－圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的縱向動(dòng)力響應(yīng)理論入手，研究不同圍巖類(lèi)別時(shí)錨桿縱向振動(dòng)速度響應(yīng)曲線(xiàn)的變化規(guī)律。其次，采用均勻設(shè)計(jì)方法對(duì)模擬完整錨桿系統(tǒng)縱向動(dòng)力響應(yīng)的有限元數(shù)值試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過(guò)有限元數(shù)值模擬試驗(yàn)得到不同的圍巖物理力學(xué)參數(shù)、錨桿直徑以及瑞利阻尼系數(shù)對(duì)應(yīng)的錨桿桿頂速度響應(yīng)曲線(xiàn)。通過(guò)對(duì)桿頂速度響應(yīng)曲線(xiàn)的反演得到相應(yīng)的完整錨桿系統(tǒng)動(dòng)力參數(shù)。將動(dòng)力參數(shù)與圍