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压力型锚杆锚固机理的试验及数值模拟研究

李琳  
【摘要】:随着我国基础设施建设事业的发展,越来越多的遇到各类岩土工程问题,其中预应力锚固技术作为各类岩土加固工程中的首选方法得到了越来越广泛的应用,其中又以压力(分散)型锚杆由于其良好的受力性能被越来越多的应用到诸如地基处理、边坡锚固、隧道加固等工程中。目前对这类锚固结构的研究多集中于宏观受力方面,而对其细观机理的研究则少之又少,难以从细观层面分析压力(分散)型锚杆锚固机理。本文首先通过室内可视化模型试验,对轴向荷载作用下压力型锚杆锚固机理进行了细观研究;然后应用离散元数值模拟软件PFC2D建立细观数值仿真平台,对压力型锚杆及压力分散型锚杆在外荷载作用下周围土体的细观力学参数变化规律进行了模拟分析,揭示了其细观受力机理,具体研究内容如下:(1)压力型锚杆受力性能的可视化模型试验研究设计并制作压力型锚杆模型,对其进行轴向拉伸荷载作用下的拉拔试验,并应用数字照相变形量测技术,分析张拉荷载作用下压力型锚杆杆体周围土体细观组构的演化规律。(2)压力型锚杆锚固机理的细观数值模拟研究基于颗粒流理论及PFC2D程序建立压力型锚杆细观数值仿真模型,开展轴向荷载作用下锚杆受力状态研究,通过对仿真模型位移场、应力场、孔隙率、旋转量、颗粒配位数等细观物理力学参数的研究,揭示了压力型锚杆细观锚固机理。(3)压力分散型锚杆锚固机理的细观数值模拟研究在以上研究基础上,考虑不同承压板数量、不同承压板间距及不同承压板直径等因素,分别建立压力分散型锚杆数值分析模型,对压力分散型锚杆的受力性能进行了研究,并进行了相关参数的优化分析。


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