锚固巷道复合加固理论的研究与数值模拟

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1、中图分类号：TD322+4、TU452密级：公开UDC：624单位代码：10460锚固巷道复合加固理论研究及数值模拟Theoreticalresearchandnumericalsimulationofanchorroadwaybasedoncompositereinforcement申请人姓名刘洪玉申请学位工学硕士学科专业结构工程研究方向结构设计计算理论导师刘希亮职称教授韩宪军副教授提交日期2012.04答辩日期2012.06河南理工大学万方数据河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文锚固巷道复合加固理论研究及

2、数值模拟，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

3、检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日万方数据万方数据致谢本文是在刘希亮和韩宪军两位导师的悉心指导下完成的。导师渊博的学识、严谨的治学态度、忘我的工作作风和高尚的人格魅力深刻地影响了我，使我对人生有了更加深刻地认识。在今后的学习和工作中，我会将这些铭记于心，不断给自己鞭策和激励。撰写论文期间，曾一度遇到理论和实际难于结合的困境，是导师孜孜不倦的教诲使我渡过难关，最终得以完成论文。论文完成之际，

4、谨向导师致以最崇高的敬意和最衷心的感谢！河南理工大学土木工程学院王光勇老师、秦本东老师、任连伟老师、郭佳奇老师、杨大方老师也对我的论文写作给予了很多的帮助，提出了宝贵的意见和建议。正是在老师们的帮助下，我少走了许多弯路，顺利地完成了论文，在此特向他们致以诚挚的感谢！三年的时间里，需要感谢的是一同陪我走过学习生涯的侯俊友、刘俊超同学；感谢师兄弟们的悉心照顾；感谢我亲爱的舍友及土木工程学院09级研究生的全体兄弟姐妹们，是他们在生活、学习、工作中一直给予我莫大的帮助和支持，陪我度过一段充实、快乐的校园生活。在此，我向他们表示诚挚的谢意！非

5、常感谢家人在近二十年来对我求学生涯一如既往的关心、给予和帮助，使我能够安心学习并顺利完成毕业论文。在以后的日子里，我会努力地学习、工作、生活，不辜负家人对我的厚望。感谢百忙之中抽出时间参加论文评审和答辩的专家们。最后，感谢母校河南理工大学对我的培养。万方数据摘要为了建立一种符合锚固岩体稳定性分析和围岩强化研究的简化计算方法，本文应用理论分析和数值模拟的方法主要进行了以下研究：（1）理论分析方面首先，本文应用复合材料力学和弹性力学的基本原理，建立了加锚岩体的复合材料力学模型。将锚杆和砂浆视为弹性体，推导了锚杆-砂浆复合体等效力学模型弹

6、性参数的公式。然后，本文引用前人关于锚固岩体强化机理的理论研究成果，计算出锚固岩体的内聚力和内摩擦角，并对锚固岩体等效力学模型塑性参数的适用性进行了验证。最后，本文研究了锚索预应力支护作用对围岩的强化作用。根据弹性理论中平面问题的吉尔西解、弹性力学平衡方程、摩尔-库伦屈服条件和边界条件求得了巷道围岩弹塑性区的次生应力解析公式；根据弹性理论厚壁圆筒原理、几何方程和物理方程，推导出了巷道围岩位移公式；根据弹塑性交界面位移相等，求出锚索支护力与围岩粘聚力c、内摩擦角的解析关系，并分析锚索支护力对围岩力学参数的影响。（2）数值模拟方面依据

7、工程实例，将锚固岩体复合后巷道模型与常规离散模型巷道进行数值模拟研究；通过对巷道两帮、顶、底部位移进行对比分析，验证了该等效方法的可行性。锚固岩体支护的等效方法对围岩变形规律的研究具有简单方便的特点，对分析以控制变形为主的巷道围岩的稳定性分析和支护参数的整体效果评价有独特的优势。关键词：复合材料力学；弹塑性力学；巷道稳定性；锚索预应力；锚固岩体；数值模拟I万方数据II万方数据AbstractInordertoestablishasimplifiedcalculationmethodinaccordancewithstabilitya

8、nalysisofanchoringrockmassandreinforcementresearchofsurroundingrock.Thispaperwerestudiedbyusingtheoreticalanalysisand