加錨裂隙巖體整體力學性質研究與分析.pdf

1、巖體介質由于地殼的不斷運動、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性質，從而降低了巖體的變形模量及強度參數(shù)，并且使巖體呈現(xiàn)明顯的各向異性性質。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，這對于提高巖體強度、發(fā)揮巖體介質本身的自承能力能起到事半功倍的效果。經(jīng)過幾十年的發(fā)展和經(jīng)驗積累，錨桿支

2、護已成為一種非常有效的巖土工程加固手段。但是巖體錨桿支護理論卻遠落后于實踐。因此建立一種比較完善的適合加錨裂隙巖體的力學體系迫在眉睫?？梢詾樯a(chǎn)實踐提供必要的、先進的理論指導。 本文根據(jù)國內外巖體錨桿支護理論研究的現(xiàn)狀，利用復合材料細觀力學的方法建立了加錨裂隙巖體的細觀力學等效模型，對其進行數(shù)值模擬研究計算，并通過室內單軸壓縮試驗和三軸壓縮試驗以及工程實例來驗證理論模型和數(shù)值分析結果的正確性和合理性。主要在以下幾個方面進行了研究

3、。 (1)理論方面：用復合材料力學的研究觀點和方法將加錨裂隙巖體看成一種層內混雜復合材料，建立了加錨裂隙巖體復合材料細觀力學模型來描述其細觀結構與宏觀性能之間的關系，定量的研究了錨桿、裂隙以及粘結材料的力學性質對加錨裂隙巖體的整體力學性質的影響。 (2)試驗部分：通過室內單軸和三軸壓縮試驗定性地研究加錨裂隙巖體的破壞模式和力學性質；通過室內試驗研究了粘結材料對加錨巖體的力學性質以及強度的影響，以有一定粗糙度的壓花鋁片來模

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巖體力學性質的影響，為理論研究提供實測資料，也為數(shù)值模擬計算提供計算參數(shù)和依據(jù)。 (3)數(shù)值模擬試驗研究：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力一應變曲線和等效強度特性參數(shù)C，Φ。與細觀力學模型計算的結果和室內試驗結果進行比較，基本