锚杆倾角对层状岩质边坡锚固效率的影响研究

发布时间：2023-04-01 06:43

　　采用锚杆加固岩土体是工程中常用的手段,提高支护结构工作效率,节约工程材料是岩土工程科学发展的方向。岩土体锚固支护过程中,线状锚杆以不同角度加入层状岩体,导致加锚作用对岩体各个方向产生的刚度和强度“贡献”不同,呈现出正交各向异性特征。本文在总结大量学者关于锚杆加锚方向研究的基础上,将锚杆-岩体形成的“锚固体”看成一个整体来进行研究,突出系统锚杆的群锚作用,通过锚杆与层状岩体层面之间夹角变化引起的力学效应来讨论锚杆的锚固效率。论文的主要工作如下:(1)制作边长为100mm含水平层理的不同角度加锚灰岩立方体试件,并进行室内单轴压缩和声发射试验,研究锚固角度对加锚岩体弹性模量、泊松比、抗压强度、峰值应变、破坏模式、声发射能量和振铃计数的影响规律,得出弹性模量、抗压强度、峰值应变随着锚固角度的增大而增大、破裂裂纹从剪切裂纹到竖向裂纹逐渐变化、应变发生时间延迟等结论。(2)利用复合材料力学的观点和研究方法,考虑锚杆对层状岩体各个方向的刚度和强度贡献的不同,将加锚层状岩体视为具有正交各向异性特征的纤维增强复合材料。通过力学理论推导,得出三个对称面上的9个弹性常数表达式,研究各个方向弹性模量、剪切模量...

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题依据及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 边坡锚杆锚固机理
        1.2.2 岩体锚固试验研究进展
        1.2.3 锚固理论研究进展
    1.3 锚杆加固在层状岩体中存在的问题
    1.4 论文研究的思路和主要内容
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 研究方案及技术路线
第2章 加锚层状岩体力学试验研究
    2.1 概述
    2.2 试验条件
    2.3 试验方法
        2.3.1 试样制备
        2.3.2 试验过程
    2.4 试验结果分析
        2.4.1 轴向应力-应变曲线分析
        2.4.2 轴向应变与横向应变分析
        2.4.3 声发射AE振铃计数
        2.4.4 加锚岩体破坏形态分析
    2.5 与标准岩石试样力学参数换算关系
        2.5.1 岩样制备
        2.5.2 试验方法
        2.5.3 不同高径比试样应力-应变曲线关系
        2.5.4 不同高径比试样力学特性分析
        2.5.5 不同高径比试样弹性模量与泊松比分析
        2.5.6 不同高径比试样破坏形态分析
        2.5.7 基于灰色理论推导不同高径比试样抗压强度换算经验式
    2.6 本章小结
第3章 加锚层状岩体复合材料力学模型
    3.1 复合材料的定义
    3.2 复合材料的种类及其特点
    3.3 简单层板复合材料
        3.3.1 正交各向异性力学模型
        3.3.2 弹性常数的计算
        3.3.3 加锚层状岩体坐标转换
    3.4 不同锚固角度本构模型参数计算
    3.5 本章小结
第4章 加锚层状岩体加载数值试验
    4.1 概述
    4.2 正交各向异性模型的数值实现
        4.2.1 FLAC^3D简介
        4.2.2 FLAC^3D计算流程
    4.3 单轴压缩试验模拟
        4.3.1 数值模拟及参数分析
        4.3.2 模拟结果分析
    4.4 理想边坡模型最优锚固角确定
    4.5 最优锚固角的讨论
    4.6 本章小结
第5章 边坡工程实例分析
    5.1 概述
    5.2 工程概况
    5.3 工程地质条件
        5.3.1 地形地貌
        5.3.2 地层岩性
        5.3.3 边坡开挖
    5.4 数值建模及力学参数
        5.4.1 三维模型建立
        5.4.2 初始地应力计算
    5.5 边坡开挖及支护
        5.5.1 边坡开挖
        5.5.2 边坡设计支护方案
        5.5.3 边坡优化支护方案
        5.5.4 加锚岩体参数选取以及结果比较分析
        5.5.5 边坡稳定性系数计算
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    发表论文情况
    撰写专利情况
    参与科研项目



本文编号：3776644