錨桿—圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)低應(yīng)變動力響應(yīng)理論與應(yīng)用研究.pdf

1、錨桿—圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的低應(yīng)變動力響應(yīng)理論是錨桿錨固系統(tǒng)應(yīng)力波測試方法的理論基礎(chǔ)，開展這方面的研究對于弄清錨固系統(tǒng)動測機(jī)理以及建立錨固體系損傷診斷和錨固質(zhì)量評價具有十分重要的意義。 本文通過理論研究、實驗室模型試驗、數(shù)值模擬實驗、現(xiàn)場測試和現(xiàn)代信號處理等技術(shù)，研究不同損傷錨桿應(yīng)力波的傳播規(guī)律、特性，建立檢測錨桿損傷的無損探傷理論模型，并利用現(xiàn)代智能數(shù)學(xué)理論對錨桿質(zhì)量進(jìn)行定量分析，建立有效的錨桿錨固體系實時監(jiān)測及大面積普查的技術(shù)。主要

2、工作有: (1) 建立了完整錨桿低應(yīng)變縱向動力響應(yīng)的數(shù)學(xué)力學(xué)模型，利用函數(shù)代換法、廣義函數(shù)法、積分變換法和三角函數(shù)法等數(shù)學(xué)手段推導(dǎo)出相應(yīng)得解析解和半解析解，研究分析了不同參數(shù)對錨桿頂端瞬態(tài)動力響應(yīng)的影響。 (2) 建立了損傷錨桿低應(yīng)變縱向動力響應(yīng)問題的數(shù)學(xué)力學(xué)模型，利用Fourier變換，將所研究問題從時域轉(zhuǎn)到頻域中進(jìn)行，借助傳遞矩陣法和阻抗函數(shù)的傳遞性求出損傷錨桿的頻域動力響應(yīng)，再利用Fourier反變換獲得錨桿的縱向

3、瞬態(tài)時域響應(yīng)，為研究錨桿在不同損傷情況下的動力響應(yīng)規(guī)律、研究錨桿-圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的無損探傷原理及方法提供理論依據(jù)。 (3) 利用有限元方法進(jìn)行數(shù)值仿真實驗。分別對完整和損傷錨桿錨固系統(tǒng)進(jìn)行了一維數(shù)值計算以及軸對稱數(shù)值模擬，并對完整錨桿和損傷錨桿錨固系統(tǒng)進(jìn)行時域分析、模態(tài)分析。 (4) 錨桿系統(tǒng)動力參數(shù)的變化準(zhǔn)確地反映了錨桿的損傷程度，所以錨桿結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動力參數(shù)的識別是衡量錨桿錨固質(zhì)量的一條途徑。在實驗室制作了錨桿－圍巖結(jié)構(gòu)系

4、統(tǒng)的簡化模型，并進(jìn)行低應(yīng)變動力測試，獲得完整和有不同損傷情況下全長粘結(jié)式砂漿錨桿的動力響應(yīng)曲線。提出一種對錨桿—圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)反演的遺傳算法，并分別針對理論曲線、試驗曲線和有限元模擬曲線進(jìn)行了反演分析。通過分析，錨桿—圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)值模擬解和試驗結(jié)果都可用本文所建立的數(shù)學(xué)力學(xué)模型的分析解來擬合，這從參數(shù)反演角度進(jìn)一步證明了所建立的模型是科學(xué)合理的，其分析求解方法是正確的。 (5) 利用現(xiàn)代信號分析理論，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代