預(yù)應(yīng)力錨索加固巖體的機(jī)理分析和數(shù)值計(jì)算.pdf

1、預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于水利水電、鐵路、公路、工業(yè)與民用建筑中的加固支護(hù)技術(shù)。它對(duì)充分發(fā)揮巖體的自承潛力，調(diào)節(jié)和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，減輕支護(hù)結(jié)構(gòu)的自重有著重要的作用。預(yù)應(yīng)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(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但由于實(shí)際工程的復(fù)雜性，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索作用效果造成影響的因素很多，導(dǎo)致錨索作用機(jī)理的研究仍然存在不少問(wèn)題。因而，探求預(yù)應(yīng)力錨索作用效果的具有普遍意義的結(jié)果是值得關(guān)注的課題。理論研究

2、方面，本文推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)力錨索錨頭周邊巖體的附加應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的理論公式，并對(duì)群錨效應(yīng)進(jìn)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(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的理論公式，以及錨固段注漿體與巖體接觸面上的摩擦應(yīng)力的理論公式。數(shù)值計(jì)算方面，確定了三維八結(jié)點(diǎn)和四結(jié)點(diǎn)點(diǎn)輻射映射無(wú)限元的位移函數(shù)和坐標(biāo)映射函數(shù)，并與等參元耦合，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索錨頭和錨固段的受力進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。本文完成的主要工作有：
　　 ⑴根據(jù)半空間無(wú)限體理論的Bous

3、sinesq解，推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)力錨索錨頭附近巖體附加應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的理論公式，得出了預(yù)應(yīng)力在錨頭周邊巖體中產(chǎn)生的附加應(yīng)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(jié)果與用FLAC3D軟件進(jìn)行的數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。兩者結(jié)果一致，表明本文的理論推導(dǎo)是正確的。
　　 ⑵由空間無(wú)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(yīng)力和變形的理論公式，得出了預(yù)應(yīng)力在錨固段周邊巖體中產(chǎn)生的附

4、加應(yīng)力和位移的形態(tài)及影響范圍。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了拉力分散型錨索錨固段附近巖體的應(yīng)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(yīng)力的理論公式，得出了摩擦應(yīng)力的空間形態(tài)。
　　 ⑶由空間無(wú)限體理論的Kelvin解，推導(dǎo)了壓力型錨索錨固段附近巖體的附加應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的理論公式。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了壓力分散型錨索錨固段的附加應(yīng)力和位移以及錨固段注漿體與巖體接觸面上的剪應(yīng)力的理論公式。討論了預(yù)應(yīng)力在錨固段周邊巖體中產(chǎn)生的附加應(yīng)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(yīng)力的分布規(guī)律。
　　 ⑷由錨索錨頭周邊巖體附加應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的理論公式推導(dǎo)了群錨的理論公式，并對(duì)群錨效應(yīng)在巖體表層產(chǎn)生的巖石表層效應(yīng)做出分析，指出這種效應(yīng)相當(dāng)于在巖體表層形成了一堵巖石錨固墻。將理論結(jié)果與用FLAC3D分析的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，兩者的結(jié)論是一致的。
　　 ⑸將一維點(diǎn)輻射無(wú)限元理論推廣到三維，推導(dǎo)了三維四結(jié)點(diǎn)和三維八結(jié)點(diǎn)點(diǎn)輻射無(wú)限元的形函數(shù)和坐標(biāo)變換