錨固結(jié)構(gòu)面剪切破壞聲發(fā)射特性及錨固機理宏細觀研究.pdf

1、裂隙巖體賦存于復雜地質(zhì)環(huán)境中，是巖土工程和環(huán)境工程中經(jīng)常遇到的一種復雜地質(zhì)體，由巖塊和地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組成。為限制裂隙巖體變形，提高圍巖強度，經(jīng)常采取錨桿等進行工程加固。作為巖體支護的主要手段之一，錨桿對巖體的加固效果往往十分明顯。但錨桿對巖體的加固機制，特別是長期復雜條件下錨桿對結(jié)構(gòu)面的加固機制還沒有為人們充分的理解。在水利水電、地下水封石油庫、深部資源開采等工程建設中，不僅要考慮施工期穩(wěn)定，還要確保日后長期運營安全，因而復雜地質(zhì)因素和工程

2、條件下的巖體結(jié)構(gòu)面的錨固效應在各種工程實踐和科學研究中越來越受到廣泛關(guān)注。
　　本文以黃島水封油庫工程為研究背景，采用理論分析、試驗研究和數(shù)值模擬等綜合手段及方法，對錨固節(jié)理巖體剪切荷載作用下的力學特性及剪切宏細觀力學機理進行深入分析研究，主要成果及發(fā)現(xiàn)如下：
　?。?）研究了錨固節(jié)理面抗剪強度與變形特點。在錨固體系剪切過程中，結(jié)構(gòu)面處的錨桿和錨桿直徑3~4倍的區(qū)域內(nèi)，錨桿都會發(fā)生很明顯的剪切變形。具體體現(xiàn)為錨桿的剪切方向的

3、變形和軸向的變形，錨桿發(fā)生明顯剪切變形的有效段各載面上的平均剪應力分布與桿體和孔壁的接觸條件有關(guān)；錨固結(jié)構(gòu)面在壓剪作用下，原生裂紋面會發(fā)生壓緊滑動現(xiàn)象，并在裂紋尖端形成分支裂紋。
　　（2）基于錨固結(jié)構(gòu)面直接剪切試驗結(jié)果，分析粗糙度系數(shù)、錨固條件對錨固結(jié)構(gòu)面峰值強度的規(guī)律，并綜合采用聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)，深入研究錨固結(jié)構(gòu)面剪切破壞機理。研究結(jié)果表明：對于錨固結(jié)構(gòu)面，錨固結(jié)構(gòu)面的剪切強度隨著粗糙度的增大而逐漸增大，隨著錨桿延伸率的增加，錨

4、固結(jié)構(gòu)面的峰值剪切強度呈現(xiàn)出遞減趨勢，錨桿的延伸率越低，達到峰值剪切強度后，應變軟化現(xiàn)象越明顯；隨著錨桿延伸率的減小，錨桿的錨固作用愈加明顯，但是在峰后階段，隨著錨桿延伸率的減小，錨固巖體的穩(wěn)定性開始降低，會有比較大的突變階段，延伸率太低會導致錨桿的突然斷裂，進而導致錨固體的失穩(wěn)；當結(jié)構(gòu)面從無錨固狀態(tài)到有錨固狀態(tài)時，錨固體的損傷在逐漸減少，無錨結(jié)構(gòu)面的裂紋分布相對比較均勻，大部分集中在節(jié)理面的突起處，而錨固結(jié)構(gòu)面的裂紋主要分布在錨桿的周