考慮峰后特性的隧道圍巖錨桿支護(hù)力學(xué)機(jī)制.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，深部地下工程的開(kāi)發(fā)利用已成為發(fā)展趨勢(shì)，尤其是在隧道工程，采礦工程，水電國(guó)防等工程領(lǐng)域。深部巖體工程處于復(fù)雜的，高應(yīng)力地質(zhì)環(huán)境中，巖體節(jié)理普遍存在，在高地應(yīng)力擾動(dòng)下表現(xiàn)出與淺埋巖體不同的力學(xué)響應(yīng)，巖體表現(xiàn)出峰后應(yīng)變軟化特性和擴(kuò)容特性。峰后圍巖給深部開(kāi)采工程中的隧道圍巖支護(hù)帶來(lái)一系列棘手問(wèn)題，因此，深入研究深部巖體峰后特征和變形破壞機(jī)理，對(duì)于深部工程圍巖的開(kāi)挖支護(hù)及安全穩(wěn)定性具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文圍繞處

2、于峰后狀態(tài)的隧道圍巖在全長(zhǎng)粘結(jié)錨桿支護(hù)下的力學(xué)機(jī)制進(jìn)行研究。峰后狀態(tài)圍巖選用應(yīng)變軟化模型，分別通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值模擬，室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯垮^桿支護(hù)對(duì)圍巖應(yīng)力、位移及破壞區(qū)范圍的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，基于錨桿粘結(jié)抗滑移變形支護(hù)抗力產(chǎn)生原理，導(dǎo)得錨桿軸向應(yīng)力及抗剪強(qiáng)度方程。將全長(zhǎng)粘結(jié)錨桿通過(guò)巖石-錨固面對(duì)圍巖提供的支護(hù)力等效為圍巖單元徑向體積力，并考慮錨桿對(duì)圍巖力學(xué)性能的改變，建立了考慮錨桿支護(hù)效應(yīng)的微元體平衡方程;將該平衡

3、方程分別與考慮峰后體積擴(kuò)容及軟化特征的殘余帶、軟化帶塑性相容方程聯(lián)合，推出了隧道峰后圍巖殘余區(qū)、軟化區(qū)在注漿錨桿支護(hù)下位移、應(yīng)力及范圍的計(jì)算公式?；诶碚撗芯康膶?shí)例分析，進(jìn)一步揭示了注漿錨桿與圍巖內(nèi)部錨固效應(yīng)，錨桿端部預(yù)緊力對(duì)峰后圍巖軟化、擴(kuò)容性質(zhì)的改善作用和對(duì)圍巖各區(qū)范圍發(fā)展及隧道周邊變形的控制作用。
　　其次，通過(guò)數(shù)值模擬研究了錨桿支護(hù)對(duì)峰后圍巖的支護(hù)效應(yīng)。基于Mohr-Coulomb峰后應(yīng)變軟化的遍布節(jié)理模型，建立了臨界塑性

4、剪切應(yīng)變?chǔ)?與支護(hù)阻力的耦合關(guān)系;根據(jù)錨桿加固機(jī)理，將錨固作用后圍巖的力學(xué)參數(shù)嵌入到應(yīng)變軟化模型中;將臨界塑性軟化系數(shù)η*影響下的應(yīng)變軟化模型嵌入有限差分FLAC3D中，并通過(guò)對(duì)錨桿支護(hù)下的圍巖震蕩應(yīng)力場(chǎng)等分析，研究不同錨桿支護(hù)長(zhǎng)度對(duì)深部洞室圍巖分層破裂范圍及應(yīng)力、變形的影響。數(shù)值研究分析表明:考慮錨桿支護(hù)，圍巖分層破裂化現(xiàn)象明顯減弱;支護(hù)條件下的圍巖應(yīng)力場(chǎng)、位移及破裂區(qū)范圍與未支護(hù)時(shí)差異明顯。
　　最后，根據(jù)相似理論，進(jìn)行材料配