红黏土土层锚杆蠕变特性试验及理论研究

发布时间：2020-04-11 05:10

【摘要】：红黏土广泛分布于我国湖广地区、云贵高原以及长江中下游地区,在这些地区进行高速公路和铁路建设施工时,必将形成大量的红黏土边坡。在众多边坡的处治技术中,锚固工程因其造价较低、工艺简单、施工快捷和技术可靠而得到了广泛应用。锚固工程的长期稳定性是判断锚固工程安全与否的重要标准,而决定其长期稳定性的关键是锚固系统的蠕变特性,其中锚固工程周围土体的含水率和灌浆压力起着决定性的作用。为了研究红黏土层中土-锚界面的剪切蠕变特性,本文利用自行研发设计的试验装置开展室内模型试验,针对不同含水率、注浆压力进行土-锚界面剪切蠕变试验,并进行理论分析。本文在国家自然科学基金(41572298)支持下,主要研究工作与成果如下:(1)对湖南宁乡某高速路段红黏土进行了基本物理力学特性试验。利用课题组自行研发设计的土-锚界面摩阻性能制样和测试装置,制作不同含水率、注浆压力下的红黏土层锚杆测试试样,开展土-锚界面剪切蠕变试验和土-锚界面瞬时剪切试验。通过分级加载得到蠕变全过程曲线,并根据“陈氏加载法”将分级加载蠕变曲线转化为分别加载蠕变曲线,最后利用“等时曲线法”得到锚杆的长期强度。(2)针对传统的Burgers元件模型往往只具备拟合效果而忽视了其预测性能,引进分数阶导数,将模型中的牛顿体元件替换成分数阶导数软体元件,建立分数阶导数Burgers蠕变模型,利用该模型对蠕变试验结果进行拟合和预测。结果表明:本文模型拟合和预测效果均优于传统Burgers模型。(3)为得到参数少、拟合精度高的元件模型,将基于分数阶导数的软体元件引入传统Merchant模型,建立基于分数阶导数的Merchant蠕变模型,并利用该模型对不同含水率下的蠕变曲线进行拟合分析,根据各级应力下的平均绝对误差可以看出,本文具有较高的拟合精度。(4)选用部分应力水平下的剪切蠕变试验结果作为学习样本,通过对样本有监督的学习,建立红黏土-锚固体界面剪切蠕变的自适应模糊神经网络(ANFIS)模型,并将所建模型对为参与建模的蠕变试验结果进行预测。模型在拟合预测上均达到良好的精度,具有良好的泛化能力。
【图文】：

土-锚界面测试锚固微元段实际试样直径22cm与锚固体直径3.8cm之比为5.8，接近6，，可认为已经达

红黏土土样
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU476

【参考文献】

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本文编号：2623194