預(yù)應(yīng)力錨桿(索)在節(jié)理巖體中的支護(hù)機(jī)理研究及應(yīng)用.pdf

1、巖體是由各種結(jié)構(gòu)面組分割而成的大小方位各不相同的巖塊組合體,其內(nèi)部所包含節(jié)理的長度、方向和傾角對巖體性態(tài)起著決定性的作用,因此,在進(jìn)行巖體破壞和穩(wěn)定性研究時,僅僅以巖石為研究對象是不夠的,應(yīng)深入研究節(jié)理對巖體強(qiáng)度的影響。為了保證巖體工程順利開挖,必須采取必要的措施保證其安全性,巖體錨固便成為巖土工程領(lǐng)域的重要分支,近年來,預(yù)應(yīng)力錨桿加固已經(jīng)成為巖石開挖支護(hù)方面最有效、最經(jīng)濟(jì)的支護(hù)方式之一。然而,巖土錨固理論目前還不完善,大多數(shù)錨固工程的

2、設(shè)計(jì)仍采用工程類比法或半理論、半經(jīng)驗(yàn)的方法。我們應(yīng)在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上,借助于近年來快速發(fā)展的數(shù)值分析方法,探討預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)后節(jié)理巖體整體力學(xué)性質(zhì),改善錨固工程的設(shè)計(jì)方法,并將其應(yīng)用到巖體工程穩(wěn)定性分析中。
　　 本文首先概述了節(jié)理的力學(xué)成因和狀態(tài)；從理論分析出發(fā),將非貫通節(jié)理巖體破壞分為三種模型并分析了各種模型的破壞機(jī)理和強(qiáng)度準(zhǔn)則；根據(jù)塑性區(qū)最短距離判據(jù)分析了裂紋的擴(kuò)展方向。隨后,總結(jié)了錨桿和錨索的支護(hù)機(jī)理,并以錨桿和節(jié)理面共

3、同變形為基礎(chǔ),探討了對錨桿有效錨同長度和最優(yōu)錨固角。同時,運(yùn)用ANSYS數(shù)值模擬軟件,對預(yù)應(yīng)力錨索的錨固機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,其中,錨索的自由段用只能承受單向拉伸的三維桿單元Link10模擬,錨固段用三維桿單元Link8模擬,為了能使預(yù)應(yīng)力錨索和巖體之間產(chǎn)生聯(lián)系,本文在劃分單元格時將錨索結(jié)點(diǎn)和巖體結(jié)點(diǎn)設(shè)置重合,預(yù)應(yīng)力采用等效降溫法施加。最后研究了巷道層狀頂板頂板預(yù)應(yīng)力錨桿的加固作用。
　　 本文主要得到了如下結(jié)論:
　　

4、 (1)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)對節(jié)理巖體巷道的加固作用,主要體現(xiàn)在增加節(jié)理面正壓力和項(xiàng)板壓應(yīng)力,消除拉應(yīng)力。
　　 (2)對錨索施加的預(yù)應(yīng)力主要由自由段承擔(dān)。預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段只有一部分發(fā)揮作用。內(nèi)錨固段剪應(yīng)力峰值位置基本不隨各因素的改變而改變,但峰值大小隨錨索剛度的增大或預(yù)應(yīng)力、巖體剪切模量的減小而有不同程度的減小。
　　 (3)張拉式預(yù)應(yīng)力錨索在內(nèi)錨固段周圍的巖體是受拉的,在群錨設(shè)計(jì)時,應(yīng)防止預(yù)應(yīng)力錨索的內(nèi)錨頭布置在同一個