富水弱胶结软岩地层锚固界面弱化失效机理研究
发布时间：2021-06-08 16:36
弱胶结软岩具有结构松散、风化破碎等独特物理力学特性,尤其是在地下水的影响下,其力学性质更加不稳定。造成了富水弱胶结软岩地层锚杆（索）支护可锚性差、锚固力低且易失效致灾。针对以上问题,明确富水弱胶结软岩地层锚固界面弱化失效机理,分析影响锚固界面稳定性的因素,并提出针对性的措施,对富水弱胶结软岩地层工程的安全施作及防护具有重要的意义。本文以锚固界面室内剪切试验为基础,通过数值模拟及理论分析对富水弱胶结软岩地层锚固界面弱化失效机理进行研究。主要工作包括以下三个方面:1.研发弱胶结软岩模拟材料,开展富水弱胶结软岩地层锚固界面强度弱化特性的室内剪切试验。进行弱胶结软岩模拟材料研发、比选,并对标准力学试件进行浸水力学性能试验。提出了弱胶结软岩锚固界面单元体模型,开展不同浸水时间下弱胶结软岩锚固界面单元体剪切试验,分析不同浸水时间下锚固界面剪应力-剪切位移关系,及含水率对锚固界面强度参数的弱化特性。2.建立富水弱胶结软岩地层锚固界面粘结滑移本构模型,并嵌入FLAC-3D软件中。基于试验分析结果,考虑锚固体界面剪胀效应,提出富水弱胶结软岩地层锚固界面“弹性-剪胀硬化-脱粘”本构模型,对锚固界面粘结强度...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锚固界面单元体模型
山东建筑大学硕士学位论文12图2.2锚固界面单元体模型加载示意图弱胶结软岩锚固界面单元体室内剪切试验的整体设计思路如图2.3所示。弱胶结软岩模拟材料研发弱胶结软岩模拟材料比选弱胶结软岩模拟材料浸水力学性能试验锚固界面单元体模型制作锚固界面单元体剪切试验剪应力-剪切位移关系分析峰值及残余剪应力与法向应力关系分析峰值及残余剪应力与含水率关系分析拟合得到界面峰值及残余粘聚力、内摩擦角界面峰值粘聚力及内摩擦角与含水率关系分析界面残余粘聚力及内摩擦角与含水率关系分析图2.3试验设计流程图通过标准力学试件的浸水试验可以得出，当浸水时间小于5h时，标准力学试件的含水率及单轴抗压强度变化最为显著，当浸水时间超过5h后，标准力学试件的含水率和单轴抗压强度基本保持不变。因此，为进行不同含水率及法向应力下弱胶结软岩地层锚固界面单元体室内剪切试验，设计18组试验方案，选取浸水时间为0h、1h、4h，均分别施加1MPa、2MPa、3MPa的法向应力，具体试验方案设计如表2.1所示。
山东建筑大学硕士学位论文14电子秤进行称量。③将称好的骨料和胶结剂倒入不锈钢盆中充分搅拌，再倒入称好的水搅拌均匀。④将搅拌均匀的弱胶结软岩模拟材料分四次倒入模具中，在每次装料后迅速锤实。⑤将制作好的标准力学试件进行脱模。图2.4为标准力学试件制作过程；图2.5为制作完成的部分标准力学试件。a.称料b.拌料c.装模d.压实e.脱模f.成型图2.4模拟材料标准力学试件制作流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]风化岩地基GFRP抗浮锚杆力学与变形特性现场试验[J]. 匡政,张明义,白晓宇,王永洪,闫楠,朱磊. 岩土工程学报. 2019(10)
[2]全长粘结锚杆锚-浆界面应力的分布规律[J]. 宋洋,王贺平,许怀玉,张维东. 土木与环境工程学报(中英文). 2019(04)
[3]基于小波函数的锚杆拉拔全过程分析[J]. 陈建功,陈晓东. 岩土力学. 2019(12)
[4]基于钢筋粘结滑移模型的灌浆-锚杆界面力学性能分析[J]. 马俊,李晓,陈浩. 建筑结构. 2019(S1)
[5]含弱面岩石滑移破坏及锚固控制试验研究[J]. 赵同彬,程康康,魏平,傅知勇,李刚. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[6]土层锚索浆体与筋体黏结强度的试验研究[J]. 付文光,卓志飞,任晓光. 岩土工程学报. 2018(07)
[7]Failure mechanism of bolting support and high-strength bolt-grouting technology for deep and soft surrounding rock with high stress[J]. 李术才,王洪涛,王琦,江贝,王富奇,郭念波,刘文江,任尧喜. Journal of Central South University. 2016(02)
[8]螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律[J]. 李东印,王伸. 煤炭学报. 2015(09)
[9]泥化弱胶结软岩巷道底板变形破坏机理分析[J]. 李廷春,张仕林,卢振,王超,刘洪强. 湖南科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用[J]. 王洪涛,王琦,王富奇,李术才,王德超,任尧喜,郭念波,张世国. 煤炭学报. 2015(03)
博士论文
[1]巷道锚固岩体的光纤光栅智能感知机制及应用研究[D]. 薛广哲.中国矿业大学 2019
[2]深部巷道蠕变大变形失稳机理与控制技术研究[D]. 张宇.中国矿业大学 2019
[3]巷道锚固复合承载体特性及其承载效应研究[D]. 王超.安徽理工大学 2018
[4]岩体锚固失效机理及预应力锚固围岩承载性能研究[D]. 王洪涛.山东大学 2015
[5]岩土锚固荷载传递规律与锚固特性试验研究[D]. 叶根飞.西安科技大学 2012
[6]软土地基桩基受力性状和沉降特性试验与理论研究[D]. 张乾青.浙江大学 2012
[7]锚杆（索）的非局部摩擦效应及其抗拔力研究[D]. 刘伟平.南昌大学 2010
[8]粘结型锚杆锚固理论与试验研究[D]. 徐波.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]全长粘结式锚杆与围岩协同承载机理研究[D]. 仇跃.中国矿业大学 2018
[2]一种由粘土、河砂、水泥作为类软岩材料的力学性能实验研究[D]. 孙慢.青岛科技大学 2018
[3]预应力锚索腐蚀规律及耐久性研究[D]. 黎慧珊.河北工程大学 2017
[4]边坡工程中自适应锚索受力机制的研究[D]. 肖鹏.重庆大学 2017
[5]煤炭企业内部控制风险评估研究[D]. 党俊风.黑龙江科技学院 2011
本文编号：3218796
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锚固界面单元体模型
山东建筑大学硕士学位论文12图2.2锚固界面单元体模型加载示意图弱胶结软岩锚固界面单元体室内剪切试验的整体设计思路如图2.3所示。弱胶结软岩模拟材料研发弱胶结软岩模拟材料比选弱胶结软岩模拟材料浸水力学性能试验锚固界面单元体模型制作锚固界面单元体剪切试验剪应力-剪切位移关系分析峰值及残余剪应力与法向应力关系分析峰值及残余剪应力与含水率关系分析拟合得到界面峰值及残余粘聚力、内摩擦角界面峰值粘聚力及内摩擦角与含水率关系分析界面残余粘聚力及内摩擦角与含水率关系分析图2.3试验设计流程图通过标准力学试件的浸水试验可以得出，当浸水时间小于5h时，标准力学试件的含水率及单轴抗压强度变化最为显著，当浸水时间超过5h后，标准力学试件的含水率和单轴抗压强度基本保持不变。因此，为进行不同含水率及法向应力下弱胶结软岩地层锚固界面单元体室内剪切试验，设计18组试验方案，选取浸水时间为0h、1h、4h，均分别施加1MPa、2MPa、3MPa的法向应力，具体试验方案设计如表2.1所示。
山东建筑大学硕士学位论文14电子秤进行称量。③将称好的骨料和胶结剂倒入不锈钢盆中充分搅拌，再倒入称好的水搅拌均匀。④将搅拌均匀的弱胶结软岩模拟材料分四次倒入模具中，在每次装料后迅速锤实。⑤将制作好的标准力学试件进行脱模。图2.4为标准力学试件制作过程；图2.5为制作完成的部分标准力学试件。a.称料b.拌料c.装模d.压实e.脱模f.成型图2.4模拟材料标准力学试件制作流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]风化岩地基GFRP抗浮锚杆力学与变形特性现场试验[J]. 匡政,张明义,白晓宇,王永洪,闫楠,朱磊. 岩土工程学报. 2019(10)
[2]全长粘结锚杆锚-浆界面应力的分布规律[J]. 宋洋,王贺平,许怀玉,张维东. 土木与环境工程学报(中英文). 2019(04)
[3]基于小波函数的锚杆拉拔全过程分析[J]. 陈建功,陈晓东. 岩土力学. 2019(12)
[4]基于钢筋粘结滑移模型的灌浆-锚杆界面力学性能分析[J]. 马俊,李晓,陈浩. 建筑结构. 2019(S1)
[5]含弱面岩石滑移破坏及锚固控制试验研究[J]. 赵同彬,程康康,魏平,傅知勇,李刚. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[6]土层锚索浆体与筋体黏结强度的试验研究[J]. 付文光,卓志飞,任晓光. 岩土工程学报. 2018(07)
[7]Failure mechanism of bolting support and high-strength bolt-grouting technology for deep and soft surrounding rock with high stress[J]. 李术才,王洪涛,王琦,江贝,王富奇,郭念波,刘文江,任尧喜. Journal of Central South University. 2016(02)
[8]螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律[J]. 李东印,王伸. 煤炭学报. 2015(09)
[9]泥化弱胶结软岩巷道底板变形破坏机理分析[J]. 李廷春,张仕林,卢振,王超,刘洪强. 湖南科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]不同锚固长度下巷道锚杆力学效应分析及应用[J]. 王洪涛,王琦,王富奇,李术才,王德超,任尧喜,郭念波,张世国. 煤炭学报. 2015(03)
博士论文
[1]巷道锚固岩体的光纤光栅智能感知机制及应用研究[D]. 薛广哲.中国矿业大学 2019
[2]深部巷道蠕变大变形失稳机理与控制技术研究[D]. 张宇.中国矿业大学 2019
[3]巷道锚固复合承载体特性及其承载效应研究[D]. 王超.安徽理工大学 2018
[4]岩体锚固失效机理及预应力锚固围岩承载性能研究[D]. 王洪涛.山东大学 2015
[5]岩土锚固荷载传递规律与锚固特性试验研究[D]. 叶根飞.西安科技大学 2012
[6]软土地基桩基受力性状和沉降特性试验与理论研究[D]. 张乾青.浙江大学 2012
[7]锚杆（索）的非局部摩擦效应及其抗拔力研究[D]. 刘伟平.南昌大学 2010
[8]粘结型锚杆锚固理论与试验研究[D]. 徐波.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]全长粘结式锚杆与围岩协同承载机理研究[D]. 仇跃.中国矿业大学 2018
[2]一种由粘土、河砂、水泥作为类软岩材料的力学性能实验研究[D]. 孙慢.青岛科技大学 2018
[3]预应力锚索腐蚀规律及耐久性研究[D]. 黎慧珊.河北工程大学 2017
[4]边坡工程中自适应锚索受力机制的研究[D]. 肖鹏.重庆大学 2017
[5]煤炭企业内部控制风险评估研究[D]. 党俊风.黑龙江科技学院 2011
本文编号：3218796
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