巖土錨固荷載傳遞規(guī)律與錨固特性試驗研究.pdf

1、巖土錨固作為一種實用性強的工程加固技術已經(jīng)成為解決巖土工程穩(wěn)定性問題最有效的手段之一，在邊坡工程、隧道工程、采礦工程及基坑工程等領域得到了廣泛的應用。由于錨固系統(tǒng)的隱蔽性和復雜性,使得現(xiàn)階段對巖土錨固理論的研究還很不成熟,錨固系統(tǒng)的力學作用機理還沒有形成一套完整的體系,巖土錨固支護設計和施工還存在一定的盲目性。本文在分析和總結目前錨固技術發(fā)展概況、錨固系統(tǒng)破壞模式、錨固界面力學作用機理研究現(xiàn)狀及存在問題的基礎上,對以下幾個方面展開了較為

2、深入的研究,主要有:
　　(1)總結了已有錨固體與巖土體之間的剪切滑移本構關系模型?；?B.Benmok-rane等建立的孔壁界面剪切滑移本構模型,采用荷載傳遞函數(shù)法,建立彈塑性理論空間模型,得到了錨桿(索)界面上剪應力沿錨固體長度分布的理論解。研究表明,錨固體與圍巖界面可分為殘余剪切階段,塑性軟化階段和彈性變形階段,不同階段的界面上具有不同剪應力分布規(guī)律,并對錨固效果的影響因素進行了系統(tǒng)的分析。
　　(2)建立了錨桿(索

3、)與圍巖體之間相互作用的載荷傳遞微分方程,分別對錨固體處于彈塑性狀態(tài)和粘彈塑性狀態(tài)下的應力變化過程進行了分析,得到了界面應力分布的表達式。結合拉拔力學模型,推導出了預應力錨桿(索)剪應力及軸力分布公式,給出了合理預張荷載的確定方法。
　　(3)基于鋼筋表面形態(tài),將剪脹滑移模型引入界面應力分析中,建立了砂漿中鋼筋荷載傳遞模型,獲得了鋼筋應力沿錨固長度的分布規(guī)律,并對其影響因素進行分析。利用彈性理論對錨桿(索)合理孔徑比進行分析研究,

4、得到了錨固荷載達到極限時的孔徑比公式。
　　(4)通過巖土體中錨桿(索)拉拔試驗研究,與沿錨固體的應力分布規(guī)律理論結果進行對比分析顯示兩者吻合較好,證明了理論分析的正確性。對煤層及砂漿錨桿(索)拉拔試驗得到的荷載位移全過程曲線進行分析,得到了拉拔過程中兩個界面的破壞過程,并利用聲發(fā)射技術對砂漿中界面破壞過程進行了系統(tǒng)分析。推導了錐體粘結破壞模式下錨固系統(tǒng)的極限抗拔承載力計算公式,得到了試驗過程中出現(xiàn)錐體粘結破壞時鋼筋極限抗拔力,并

5、與理論值進行了比較分析。
　　(5)推導了錨固層界面極限抗剪強度參數(shù)與錨桿拉拔P-S曲線之間的公式關系,利用在煤巖體中進行的現(xiàn)場試驗得到的P-S曲線數(shù)據(jù),得到了錨固劑(樹脂、砂漿)與煤巖體之間的抗剪強度參數(shù),對錨桿(索)工程設計具有指導意義。
　　(6)基于對錨固理論和現(xiàn)場試驗的研究提出一套符合工程實際的動態(tài)錨桿(索)支護設計方法,將該設計方法應用于檸條塔煤礦N1203工作面膠運順槽錨桿(索)支護設計中,并在現(xiàn)場進行了試驗段