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岩石锚固作用机理及荷载传递规律研究

邵红旗  
【摘要】: 岩体锚固是岩土工程领域中非常重要的分支,岩石锚固作用机理及岩体预锚加固中内锚固段荷载传递规律是岩体锚固中的核心问题之一。目前,关于岩石锚固作用机理及荷载传递规律的研究己经取得了一定成果,但由于实际工程的复杂性,理论上的研究还不是很成熟,如何对岩石锚固作用机理及荷载传递规律作进一步研究,为岩土工程中锚杆(索)的力学分析和设计提供理论依据,以便为实际工程服务具有重要的实践意义。 本文主要研究内容如下: 1对岩石锚杆作用机理进行了分析研究,分别分析研究了锚杆径向锚固、切向锚固的产生作用机理,并与工程实际所测结果作了对比分析验证;又进一步分析研究了锚杆作用力对锚固体力学性质的一些影响。 2基于弹性理论,利用半无限弹性空间边界上作用一个集中作用力对半无限空间内某点作用的Boussinesg位移解,建立了全长粘结岩石锚杆在均质岩体中和拉拔试验中解析本构模型,得到了杆体周边轴力和剪应力分布规律的解析公式,并与现场实际监测结果和拉拔试验所得结果进行对比验证,吻合较好。 3对预应力锚索内锚固段荷载传递规律进行分析研究,采用局部变形理论和理想弹塑性荷载传递模型等力学传递模型推导了锚束体与注浆体及注浆体与孔壁岩体粘结界面的剪应力及轴力分布弹塑性解,并分别进行了两个界面轴力和剪应力的受力特征分析计算;并对一些影响轴力和剪应力分布形式的重要锚固参数(如岩体弹性模量E r、拉拔荷载P及锚固体直径R m等)等做出了分析研究,得到一些对工程具有指导意义的结论。 4分析总结了预应力锚索工作机理,做出了预应力锚索对岩质边坡加固机理的探讨;重点对预应力锚索最佳倾角做出了技术经济分析,在岩质边坡加固中,从受力与全锚索长度综合分析,确定出预应力锚索最佳技术经济倾角为β= (45°)/(K+1)+(2(K+1))/(2(K+1))φ-α(锚固段最佳角度和自由段最佳角度的加权平均角度),其在实际施工中也是可行的。


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