压力分散型锚索对岩体的加固效应研究

论文摘要

压力分散型锚索是岩土锚固发展的前沿技术。因其结构自身的优势,可以将锚固力分散到不同深度的岩体中,利用上更广区域的岩体强度,并且每段锚固单元都具备压力型锚索的受力特征,能够得到较大吨位的锚固力,特别适合于岩体加固中的高边坡、深基坑工程。目前此锚索已得到较多的工程应用,本文在现有的压力分散型锚索的荷载传递机理和锚固段应力分布规律的研究基础上,采用数值模拟手段对锚索和岩体共同作用下的锚固效应进行了研究,主要工作如下:(1)在参考大量关于压力分散型锚索的荷载传递方式和应力分布规律的文献资料的基础上,以有限差分软件FLAC 3D对此锚索的锚固机理进行数值建模。并将单根锚索的模型计算结果与两种常见的理论解进行对比,验证建模方法的可靠性。(2)针对压力分散型锚索的群锚效应,建立多组压力分散型锚索加固岩体模型。通过对比不同锚索数量、不同锚索间距、相邻锚索不等长布置、不同岩体性质等模型,找到压力分散型锚索群锚效应的规律以指导工程应用中如何正确设计群锚加固方案来发挥最大的锚固效应。并探讨了如何避免岩体在群锚作用下出现拉裂面而发展至深层潜在滑动面的方法。(3)压力分散型锚索的常用设计方案中每段锚固单元都受到均等的锚固力,以致无法适应实际岩体性质不均的状况。为改进出能够适应岩体分层的压力分散型锚索结构布置方案,建立软硬分层的岩体模型,再不断调整各锚固单元其承载板所连接的钢绞线数目比,进行分级加载的试算。对比各组计算结果,找出规律以总结出适应岩体性质的压力分散型锚索结构设计方法。本文以国家杰出青年科学基金资助项目(50625824)和重庆市科委科技计划攻关项目(CSTC2008AC0077)为依托。通过本文的研究对压力分散型锚索更高效、更安全地应用到工程中提供建设性的意见,也为此锚索的设计方法规范化具备一定的参考价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容及研究思路
• 2 压力分散型锚索锚固段理论解及数值建模方法探讨
• 2.1 压力分散型锚索锚固段理论解
• 2.1.1 基于弹性理论解的锚固段应力解
• 2.1.2 基于局部变形假定的锚固段应力解
• 2.2 压力分散型锚索的数值模型建立
• 2.2.1 建模方法探讨
• 2.2.2 基本模型的建立
• 2.2.3 计算结果
• 2.3 数值模拟解与理论解对比
• 2.4 本章小结
• 3 压力分散型锚索的群锚效应研究
• 3.1 拉力型锚索与压力分散型锚索群锚效应的异同
• 3.2 压力分散型锚索群锚效应的数值模拟试验方案
• 3.2.1 数值模型的建立
• 3.2.2 数值模拟对比分析方案
• 3.3 压力分散型锚索群锚效应的数值模拟试验结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 根据岩层性质对压力分散型锚索结构形式的改进
• 4.1 承载板梯级布置方案
• 4.1.1 承载板梯级布置结构形式和特点
• 4.1.2 承载板梯级布置方案的启示
• 4.2 针对岩层性质改进承载板布置方案研究
• 4.2.1 数值模型对比方案的建立
• 4.2.2 结果对比分析
• 4.2.3 压力分散型锚索承载板布置方案设计方法
• 4.3 本章小结
• 5 主要结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 对进一步研究的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录