加錨裂隙巖體整體力學(xué)性質(zhì)研究與分析.pdf

1、巖體介質(zhì)由于地殼的不斷運(yùn)動(dòng)、發(fā)展，呈現(xiàn)出顯著的不連續(xù)性，存在大量的節(jié)理、裂隙等不連續(xù)界面。這些裂隙的規(guī)模雖然不大，沒(méi)有把巖體切割成塊體，但裂隙的存在卻大大改變了巖體的力學(xué)性質(zhì)，從而降低了巖體的變形模量及強(qiáng)度參數(shù)，并且使巖體呈現(xiàn)明顯的各向異性性質(zhì)。裂隙巖體在各類工程中是非常普遍的。錨桿能夠把被節(jié)理裂隙切割的巖塊串在一起，增加巖體的完整性，這對(duì)于提高巖體強(qiáng)度、發(fā)揮巖體介質(zhì)本身的自承能力能起到事半功倍的效果。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)積累，錨桿支

2、護(hù)已成為一種非常有效的巖土工程加固手段。但是巖體錨桿支護(hù)理論卻遠(yuǎn)落后于實(shí)踐。因此建立一種比較完善的適合加錨裂隙巖體的力學(xué)體系迫在眉睫?？梢詾樯a(chǎn)實(shí)踐提供必要的、先進(jìn)的理論指導(dǎo)。 本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外巖體錨桿支護(hù)理論研究的現(xiàn)狀，利用復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)的方法建立了加錨裂隙巖體的細(xì)觀力學(xué)等效模型，對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬研究計(jì)算，并通過(guò)室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)以及工程實(shí)例來(lái)驗(yàn)證理論模型和數(shù)值分析結(jié)果的正確性和合理性。主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究

3、。 (1)理論方面：用復(fù)合材料力學(xué)的研究觀點(diǎn)和方法將加錨裂隙巖體看成一種層內(nèi)混雜復(fù)合材料，建立了加錨裂隙巖體復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)模型來(lái)描述其細(xì)觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系，定量的研究了錨桿、裂隙以及粘結(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)對(duì)加錨裂隙巖體的整體力學(xué)性質(zhì)的影響。 (2)試驗(yàn)部分：通過(guò)室內(nèi)單軸和三軸壓縮試驗(yàn)定性地研究加錨裂隙巖體的破壞模式和力學(xué)性質(zhì)；通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究了粘結(jié)材料對(duì)加錨巖體的力學(xué)性質(zhì)以及強(qiáng)度的影響，以有一定粗糙度的壓花鋁片來(lái)模

4、擬工程中所用的螺紋鋼，研究了鋁片與試件軸向所成的不同角度對(duì)巖體力學(xué)性質(zhì)的影響，為理論研究提供實(shí)測(cè)資料，也為數(shù)值模擬計(jì)算提供計(jì)算參數(shù)和依據(jù)。 (3)數(shù)值模擬試驗(yàn)研究：以大型通用有限元軟件Marc為依據(jù)，用自己編制的用戶子程序建立有限元網(wǎng)格模型，模擬加錨裂隙巖體的一個(gè)體積代表單元的多種工況(單軸拉伸、壓縮以及三軸壓縮)，得到加錨裂隙巖體的等效應(yīng)力一應(yīng)變曲線和等效強(qiáng)度特性參數(shù)C，Φ。與細(xì)觀力學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，基本