錨桿—圍巖結構系統(tǒng)低應變動力響應理論與應用研究.pdf

1、錨桿—圍巖結構系統(tǒng)的低應變動力響應理論是錨桿錨固系統(tǒng)應力波測試方法的理論基礎，開展這方面的研究對于弄清錨固系統(tǒng)動測機理以及建立錨固體系損傷診斷和錨固質量評價具有十分重要的意義。 本文通過理論研究、實驗室模型試驗、數(shù)值模擬實驗、現(xiàn)場測試和現(xiàn)代信號處理等技術，研究不同損傷錨桿應力波的傳播規(guī)律、特性，建立檢測錨桿損傷的無損探傷理論模型，并利用現(xiàn)代智能數(shù)學理論對錨桿質量進行定量分析，建立有效的錨桿錨固體系實時監(jiān)測及大面積普查的技術。主要

2、工作有: (1) 建立了完整錨桿低應變縱向動力響應的數(shù)學力學模型，利用函數(shù)代換法、廣義函數(shù)法、積分變換法和三角函數(shù)法等數(shù)學手段推導出相應得解析解和半解析解，研究分析了不同參數(shù)對錨桿頂端瞬態(tài)動力響應的影響。 (2) 建立了損傷錨桿低應變縱向動力響應問題的數(shù)學力學模型，利用Fourier變換，將所研究問題從時域轉到頻域中進行，借助傳遞矩陣法和阻抗函數(shù)的傳遞性求出損傷錨桿的頻域動力響應，再利用Fourier反變換獲得錨桿的縱向

3、瞬態(tài)時域響應，為研究錨桿在不同損傷情況下的動力響應規(guī)律、研究錨桿-圍巖結構系統(tǒng)的無損探傷原理及方法提供理論依據(jù)。 (3) 利用有限元方法進行數(shù)值仿真實驗。分別對完整和損傷錨桿錨固系統(tǒng)進行了一維數(shù)值計算以及軸對稱數(shù)值模擬，并對完整錨桿和損傷錨桿錨固系統(tǒng)進行時域分析、模態(tài)分析。 (4) 錨桿系統(tǒng)動力參數(shù)的變化準確地反映了錨桿的損傷程度，所以錨桿結構系統(tǒng)動力參數(shù)的識別是衡量錨桿錨固質量的一條途徑。在實驗室制作了錨桿－圍巖結構系

4、統(tǒng)的簡化模型，并進行低應變動力測試，獲得完整和有不同損傷情況下全長粘結式砂漿錨桿的動力響應曲線。提出一種對錨桿—圍巖結構系統(tǒng)進行參數(shù)反演的遺傳算法，并分別針對理論曲線、試驗曲線和有限元模擬曲線進行了反演分析。通過分析，錨桿—圍巖結構系統(tǒng)的數(shù)值模擬解和試驗結果都可用本文所建立的數(shù)學力學模型的分析解來擬合，這從參數(shù)反演角度進一步證明了所建立的模型是科學合理的，其分析求解方法是正確的。 (5) 利用現(xiàn)代信號分析理論，通過神經網絡等現(xiàn)代