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岩石锚固作用机理及荷载传递规律研究

作 者: 邵红旗
导 师: 谷拴成
学 校: 西安科技大学
专 业: 岩土工程
关键词: 岩石锚杆 作用机理 荷载传递规律 弹性理论 预应力锚索
分类号: TD353.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 225次
引 用: 3次
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内容摘要


岩体锚固是岩土工程领域中非常重要的分支,岩石锚固作用机理及岩体预锚加固中内锚固段荷载传递规律是岩体锚固中的核心问题之一。目前,关于岩石锚固作用机理及荷载传递规律的研究己经取得了一定成果,但由于实际工程的复杂性,理论上的研究还不是很成熟,如何对岩石锚固作用机理及荷载传递规律作进一步研究,为岩土工程中锚杆(索)的力学分析和设计提供理论依据,以便为实际工程服务具有重要的实践意义。本文主要研究内容如下:1对岩石锚杆作用机理进行了分析研究,分别分析研究了锚杆径向锚固、切向锚固的产生作用机理,并与工程实际所测结果作了对比分析验证;又进一步分析研究了锚杆作用力对锚固体力学性质的一些影响。2基于弹性理论,利用半无限弹性空间边界上作用一个集中作用力对半无限空间内某点作用的Boussinesg位移解,建立了全长粘结岩石锚杆在均质岩体中和拉拔试验中解析本构模型,得到了杆体周边轴力和剪应力分布规律的解析公式,并与现场实际监测结果和拉拔试验所得结果进行对比验证,吻合较好。3对预应力锚索内锚固段荷载传递规律进行分析研究,采用局部变形理论和理想弹塑性荷载传递模型等力学传递模型推导了锚束体与注浆体及注浆体与孔壁岩体粘结界面的剪应力及轴力分布弹塑性解,并分别进行了两个界面轴力和剪应力的受力特征分析计算;并对一些影响轴力和剪应力分布形式的重要锚固参数(如岩体弹性模量E r、拉拔荷载P及锚固体直径R m等)等做出了分析研究,得到一些对工程具有指导意义的结论。4分析总结了预应力锚索工作机理,做出了预应力锚索对岩质边坡加固机理的探讨;重点对预应力锚索最佳倾角做出了技术经济分析,在岩质边坡加固中,从受力与全锚索长度综合分析,确定出预应力锚索最佳技术经济倾角为β= (45°)/(K+1)+(2(K+1))/(2(K+1))φ-α(锚固段最佳角度和自由段最佳角度的加权平均角度),其在实际施工中也是可行的。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-21
  1.1 研究目的及其研究意义  10-12
  1.2 锚杆(索)荷载传递规律研究现状  12-19
  1.3 锚杆(索)荷载传递规律研究中存在的问题  19
  1.4 论文主要研究内容  19-21
2 锚杆作用机理及锚固特性研究  21-34
  2.1 引言  21
  2.2 锚杆作用力的产生机理  21-27
    2.2.1 锚杆径向锚固的作用机理  21-24
    2.2.2 锚杆切向锚固的作用机理  24-27
  2.3 锚杆的作用力对锚固体力学性质的影响  27-34
    2.3.1 锚固体内聚力的变化  27
    2.3.2 锚固体内摩擦角的变化  27-28
    2.3.3 锚固体横向抗压强度的改变  28-29
    2.3.4 锚固体抗弯强度的改变  29
    2.3.5 锚固体变形模量的改变  29-30
    2.3.6 岩体抗剪强度的提高  30-32
    2.3.7 锚杆或锚索的压密效应和岩体弹性模量的增强效应  32-34
3 锚杆解析本构模型研究  34-46
  3.1 均质岩体中全长粘结锚杆解析本构模型  34-40
    3.1.1 引言  34-35
    3.1.2 均质岩体中锚杆剪应力模型  35-38
    3.1.3 锚杆受力算例分析与验证  38-40
  3.2 拉拔试验中全长粘结锚杆解析本构模型  40-45
    3.2.1 弹性力学模型的建立及其受力分析  41-44
    3.2.2 全长注浆岩石锚杆的受力特征分析计算  44-45
  3.3 本章小结  45-46
4 预应力锚索内锚固段荷载传递机理研究  46-58
  4.1 引言  46-48
  4.2 预应力锚索内锚固段荷载传递机理  48-54
    4.2.1 岩体锚索内锚固段的作用机理  48-49
    4.2.2 预应力锚索内锚固段锚束体与浆体界面剪应力分布弹性解  49-52
    4.2.3 预应力锚索内锚固段浆体与孔壁界面剪应力分布弹性解  52-54
  4.3 算例计算及影响因素分析  54-57
  4.4 本章小结  57-58
5 预应力锚索对岩质边坡加固机理及设计方法探讨  58-68
  5.1 预应力锚索对岩质边坡加固机理探讨  58-64
    5.1.1 预应力锚索锚固机理  58-60
    5.1.2 边坡加固中荷载性质、分布及加固手段  60-61
    5.1.3 对现有边坡加固力学模式的探讨  61-63
    5.1.4 自由段概念讨论及群锚加固效果的启示  63-64
  5.2 预应力锚索最佳倾角的技术经济分析  64-67
  5.3 本章小结  67-68
6 结论  68-70
  6.1 本文主要成果  68-69
  6.2 对今后工作的展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-76
附录  76

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山压力与支护 > 矿井支护与设备 > 巷道支护 > 锚杆支护
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