錨固結(jié)構(gòu)面剪切破壞聲發(fā)射特性及錨固機(jī)理宏細(xì)觀研究.pdf

1、裂隙巖體賦存于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中，是巖土工程和環(huán)境工程中經(jīng)常遇到的一種復(fù)雜地質(zhì)體，由巖塊和地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組成。為限制裂隙巖體變形，提高圍巖強(qiáng)度，經(jīng)常采取錨桿等進(jìn)行工程加固。作為巖體支護(hù)的主要手段之一，錨桿對(duì)巖體的加固效果往往十分明顯。但錨桿對(duì)巖體的加固機(jī)制，特別是長(zhǎng)期復(fù)雜條件下錨桿對(duì)結(jié)構(gòu)面的加固機(jī)制還沒(méi)有為人們充分的理解。在水利水電、地下水封石油庫(kù)、深部資源開(kāi)采等工程建設(shè)中，不僅要考慮施工期穩(wěn)定，還要確保日后長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全，因而復(fù)雜地質(zhì)因素和工程

2、條件下的巖體結(jié)構(gòu)面的錨固效應(yīng)在各種工程實(shí)踐和科學(xué)研究中越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。
　　本文以黃島水封油庫(kù)工程為研究背景，采用理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬等綜合手段及方法，對(duì)錨固節(jié)理巖體剪切荷載作用下的力學(xué)特性及剪切宏細(xì)觀力學(xué)機(jī)理進(jìn)行深入分析研究，主要成果及發(fā)現(xiàn)如下：
　?。?）研究了錨固節(jié)理面抗剪強(qiáng)度與變形特點(diǎn)。在錨固體系剪切過(guò)程中，結(jié)構(gòu)面處的錨桿和錨桿直徑3~4倍的區(qū)域內(nèi)，錨桿都會(huì)發(fā)生很明顯的剪切變形。具體體現(xiàn)為錨桿的剪切方向的

3、變形和軸向的變形，錨桿發(fā)生明顯剪切變形的有效段各載面上的平均剪應(yīng)力分布與桿體和孔壁的接觸條件有關(guān)；錨固結(jié)構(gòu)面在壓剪作用下，原生裂紋面會(huì)發(fā)生壓緊滑動(dòng)現(xiàn)象，并在裂紋尖端形成分支裂紋。
　　（2）基于錨固結(jié)構(gòu)面直接剪切試驗(yàn)結(jié)果，分析粗糙度系數(shù)、錨固條件對(duì)錨固結(jié)構(gòu)面峰值強(qiáng)度的規(guī)律，并綜合采用聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，深入研究錨固結(jié)構(gòu)面剪切破壞機(jī)理。研究結(jié)果表明：對(duì)于錨固結(jié)構(gòu)面，錨固結(jié)構(gòu)面的剪切強(qiáng)度隨著粗糙度的增大而逐漸增大，隨著錨桿延伸率的增加，錨

4、固結(jié)構(gòu)面的峰值剪切強(qiáng)度呈現(xiàn)出遞減趨勢(shì)，錨桿的延伸率越低，達(dá)到峰值剪切強(qiáng)度后，應(yīng)變軟化現(xiàn)象越明顯；隨著錨桿延伸率的減小，錨桿的錨固作用愈加明顯，但是在峰后階段，隨著錨桿延伸率的減小，錨固巖體的穩(wěn)定性開(kāi)始降低，會(huì)有比較大的突變階段，延伸率太低會(huì)導(dǎo)致錨桿的突然斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致錨固體的失穩(wěn)；當(dāng)結(jié)構(gòu)面從無(wú)錨固狀態(tài)到有錨固狀態(tài)時(shí)，錨固體的損傷在逐漸減少，無(wú)錨結(jié)構(gòu)面的裂紋分布相對(duì)比較均勻，大部分集中在節(jié)理面的突起處，而錨固結(jié)構(gòu)面的裂紋主要分布在錨桿的周