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盘式锚杆锚盘强度与锚固单元匹配的试验研究

作　者: 辛方超
导　师: 孙世国
学　校: 北方工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 盘式锚杆锚盘强度锚杆极限拉拔力锚固机理破坏机理
分类号: TU476
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着基础工程建设的发展,岩土工程数量越来越多、规模越来越大,岩土工程的加固技术的应用也越来越广泛,如矿山巷道、交通隧道、各类边坡、坝体、地下工程等。盘式锚杆是一种新型锚杆,其结构形式可以大幅度提高锚杆承载能力,但盘的强度与围岩之间如何实现最佳匹配需要进行深入研究。本文主要从盘式锚杆锚盘的混凝土强度试验出发,结合数值模拟和理论推导,重点探索盘式锚杆锚固和破坏机理,研究其在实际工程中的加固方法,具体从以下几个方面进行研究：1、通过试验研究了豆石混凝土锚盘力学性质和承载能力,主要研究了试验中颗粒级配、水灰比、试块大小、锚刺数量、养护龄期以及外加剂对混凝土锚盘强度的影响,从而为现场施工提供了决策依据。2、依据数值模拟结果,基于Mindlin经验公式,建立了盘式锚杆在任一点的应力应变计算方法,分析了盘式锚杆的有效锚固规律,找出了普通锚杆和盘式锚杆锚固机理的异同点,为工程设计提供了依据。3、依据试验研究揭示了盘式锚杆的破坏模式,并采用经典理论方法,建立了盘式锚杆的极限拉拔力的计算方法。4、基于锚盘和围岩等影响因素,系统分析了锚杆钻孔孔径、杆体的长度和直径、锚盘间距、锚盘直径等因素,得出了盘式锚杆的最优匹配和施工设计参数。综上,本论文以室内试验为基础,研究了盘式锚杆中影响锚盘强度的影响因素和锚固段界面的破坏机理,重点研究了盘式锚杆的应力应变规律,锚杆、灌浆体和围岩参数对极限拉拔力的影响及混凝土锚盘的强度影响因素和破坏模式；并用数值分析方法分析了其影响特点,据此建立了相应的计算方法,总结了盘式锚杆在工程加固中的的有可靠性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
    1.1.1 锚杆的构成及施工特点  8
    1.1.2 锚杆的发展和分类  8-9
  1.2 锚杆的应用现状  9-11
    1.2.1 锚杆应用的典型实例  9-10
    1.2.2 传统锚杆的优点  10
    1.2.3 盘式锚杆的优点  10-11
  1.3 锚杆锚固体系的研究现状  11-13
    1.3.1 锚杆的研究现状  11
    1.3.2 锚固理论研究上的局限性分析  11-12
    1.3.3 传统锚杆的锚固机理研究现状  12
    1.3.4 盘式锚杆的锚固机理研究思路和成果  12-13
  1.4 本论文的研究方法与研究内容  13-15
    1.4.1 论文研究内容  13-14
    1.4.2 本研究的可行性分析  14
    1.4.3 论文研究内容的构成  14-15
2 混凝土锚盘强度室内试验研究  15-50
  2.1 试验概述  15
  2.2 砂浆成盘试验的对比分析  15-22
  2.3 豆石混凝土成盘强度与极限抗拔力匹配试验研究  22-48
    2.3.1 试验方案设计  22-23
    2.3.2 试验材料选择及其影响因素  23
    2.3.3 锚盘强度的影响因素分析  23-29
    2.3.4 混凝土不同配比对锚盘强度和锚杆极限拉拔力的影响  29-32
    2.3.5 不同养护龄期的锚盘强度和锚杆极限拉拔力  32-43
    2.3.6 承托对锚盘握裹力和锚杆极限拉拔力的影响  43-46
    2.3.7 锚盘大小对锚盘握裹力和锚杆极限拉拔力的影响  46-48
  2.4 豆石混凝土在实际工作中的应用  48-50
    2.4.1 豆石混凝土试验的研究意义  48-49
    2.4.2 豆石混凝土灌孔施工的质量控制  49-50
3 盘式锚杆锚固机理  50-65
  3.1 普通锚杆和盘式锚杆锚固机理数值分析研究  50-56
    3.1.1 概述  50
    3.1.2 力学模型的建立  50-51
    3.1.3 模拟参数的确定  51
    3.1.4 数值模拟结果及分析  51-55
    3.1.5 小结  55-56
  3.2 基于Mindlin解的盘式锚杆微观锚固机理研究  56-63
    3.2.1 概述  56
    3.2.2 Mindlin公式简介和基本假设  56-57
    3.2.3 盘式锚杆弹性阶段的Mindlin解  57-61
    3.2.4 盘式锚杆滑动阶段的Mindlin解求摩阻力分布  61-63
  3.3 总述  63-65
4 盘式锚杆的破坏模式和破坏机理  65-70
  4.1 围岩的破坏模式概述  65-67
  4.2 盘式锚杆的破坏机理  67-68
  4.3 围岩破坏对盘式锚杆极限拉拔力的影响  68-70
    4.3.1 概述  68
    4.3.2 摩尔-库伦理论求极限拉拔力  68-70
5 盘式锚杆锚固单元的匹配  70-79
  5.1 锚杆参数的确定  70-77
    5.1.1 概述  70
    5.1.2 钻孔孔径的确定  70-71
    5.1.3 锚杆直径的确定  71
    5.1.4 锚杆长度的确定  71-75
    5.1.5 锚杆间距的确定  75-76
    5.1.6 锚盘间距的确定  76-77
  5.2 盘式锚杆的施工方法探讨  77-78
  5.3 盘式锚杆工程的前后期工作  78-79
6 结论  79-81
参考文献  81-84
申请学位期间的研究成果及发表的学术论史  84-85
致谢  85

盘式锚杆锚盘强度与锚固单元匹配的试验研究

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