預應力錨索加固巖體的機理分析和數值計算.pdf

1、預應力錨索技術是一種廣泛應用于水利水電、鐵路、公路、工業(yè)與民用建筑中的加固支護技術。它對充分發(fā)揮巖體的自承潛力，調節(jié)和提高巖土的自身強度和自穩(wěn)能力，減輕支護結構的自重有著重要的作用。預應力錨索還能節(jié)約工程材料，保證施工的安全與穩(wěn)定，因而具有顯著的經濟和社會效益。但由于實際工程的復雜性，對預應力錨索作用效果造成影響的因素很多，導致錨索作用機理的研究仍然存在不少問題。因而，探求預應力錨索作用效果的具有普遍意義的結果是值得關注的課題。理論研究

2、方面，本文推導了預應力錨索錨頭周邊巖體的附加應力場和位移場的理論公式，并對群錨效應進行了理論分析；建立了拉力型錨索和壓力型錨索錨固段附近巖體的附加應力場和位移場的理論公式，以及錨固段注漿體與巖體接觸面上的摩擦應力的理論公式。數值計算方面，確定了三維八結點和四結點點輻射映射無限元的位移函數和坐標映射函數，并與等參元耦合，對預應力錨索錨頭和錨固段的受力進行了數值模擬計算。本文完成的主要工作有：
　　 ⑴根據半空間無限體理論的Bous

3、sinesq解，推導了預應力錨索錨頭附近巖體附加應力場和位移場的理論公式，得出了預應力在錨頭周邊巖體中產生的附加應力和位移的形態(tài)及影響范圍，并討論了各自的受力特征、分布規(guī)律、影響因素等。將理論分析結果與用FLAC3D軟件進行的數值計算結果進行了對比。兩者結果一致，表明本文的理論推導是正確的。
　　 ⑵由空間無限體理論的Kelvin解，提出了拉力型錨索錨固段周邊巖體的附加應力和變形的理論公式，得出了預應力在錨固段周邊巖體中產生的附

4、加應力和位移的形態(tài)及影響范圍。在此基礎上，推導了拉力分散型錨索錨固段附近巖體的應力和位移的理論公式，以及錨固段注漿體與巖體接觸面上的摩擦應力的理論公式，得出了摩擦應力的空間形態(tài)。
　　 ⑶由空間無限體理論的Kelvin解，推導了壓力型錨索錨固段附近巖體的附加應力場和位移場的理論公式。在此基礎上，推導了壓力分散型錨索錨固段的附加應力和位移以及錨固段注漿體與巖體接觸面上的剪應力的理論公式。討論了預應力在錨固段周邊巖體中產生的附加應力

5、和位移的形態(tài)及影響范圍，以及錨固段注漿體與巖體接觸面上剪應力的分布規(guī)律。
　　 ⑷由錨索錨頭周邊巖體附加應力場和位移場的理論公式推導了群錨的理論公式，并對群錨效應在巖體表層產生的巖石表層效應做出分析，指出這種效應相當于在巖體表層形成了一堵巖石錨固墻。將理論結果與用FLAC3D分析的數值結果進行了對比，兩者的結論是一致的。
　　 ⑸將一維點輻射無限元理論推廣到三維，推導了三維四結點和三維八結點點輻射無限元的形函數和坐標變換