隧道围岩玻璃纤维锚杆锚固性能研究

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1、分类号TU45单位代码10618密级公开学号2120081001硕士学位论文隧道围岩玻璃纤维锚杆锚固性能研究研究生姓名：高战祥导师姓名及职称：翁其能教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称土木工程论文提交日期2015年6月10日二级学科名称岩土工程论文答辩日期2015年6月6日2015年6月10日SurroundingRockofTunnelAnchoragepropertiesofGFRPBoltADissertationSubmittedfortheDegreeofMaste

2、rCandidate：GaoZhanxiangSupervisor：Prof.WengQinengChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要锚固技术经过一个多世纪的发展，已经成为岩土工程领域最重要的支护手段之一。锚杆是锚固体系中最重要的结构体，其物理力学性质对岩土体稳定性和耐久性起着十分重要的作用。普通钢锚杆以其优良的物理力学特性被广泛应用，尤其在基坑工程、隧道工程、边坡工程、地下工程、港口与坝体工程、支挡结构、桥台加固工程等领域。然而，工程实践发现，

3、钢锚杆作为常见结构却存在自重大、运输和安装困难、耐腐蚀性较差等缺陷，这些缺陷影响了其在某些领域的应用。GFRP(GlassFiberReinforcedPolymer)锚杆是一种新型材料锚杆具有质量轻、强度高、耐电磁、抗腐蚀性好、可加工性好、抗疲劳性能好等特点。GFRP锚杆替代普通钢锚杆用于支护工程，可在克服钢锚杆某些方面的不足，必将推动锚固技术的新发展以及新应用。目前，国内外已有不少GFRP锚杆成功应用的实例，但是对玻璃纤维锚杆的理论研究相对较少，为加快玻璃纤维锚杆技术推广，应加强其在隧道工程、边

4、坡工程及地下工程等领域的研究，玻璃纤维锚杆的理论研究概括起来主要两个方面：一是宏观方面，主要体现在锚固体系加固后，岩土体承载力、岩土体物理力学参数等锚固效果方面的研究；另一方面微观角度，从锚固体系荷载传递途径出发，研究荷载作用下沿锚固长度的应力、应变分布及传递规律，重点研究锚杆杆体与注浆体、注浆体与岩土体界面上物理力学特性，以上两个界面往往是控制锚固体系正常工作的关键因素。首先通过对锚固机理论研究，研究玻璃纤维锚杆现阶段的锚固机理，分析玻璃纤维锚杆粘结应力的分布规律、分布函数。通过对玻璃纤维锚杆物理

5、力学性能的研究，确定玻璃纤维锚杆的破坏形态。通过对玻璃纤维锚杆进行现场正交实验，研究锚固体系中的锚固直径、锚杆直径、锚固长度、砂浆强度等因素对锚固力的影响，并通过极差分析、方差分析确定影响锚固体系力学指标的关键因素，通过回归分析建立玻璃纤维锚杆承载力、平均粘结应力与关键因素之间的函数关系，为类似工程锚杆重要物理参数提供借鉴。结合现有的理论成果和工程实践，研究锚杆锚固机理、锚固体系的破坏形态。利用成熟软件Flac3D模拟实际双侧壁导坑法施工，通过对围岩体应力、应变、位移等指标的检验，评价玻璃纤维锚杆作

6、为系统锚杆、临时锚杆的可行性。关键词：GFRP锚杆，正交实验，锚固机理，破坏形态，数值计算IABASTRACTDuringaboutacenturyofdevelopment,anchoringtechniquehasbeenoneofthemostimportantsupportingmeasuresingeotechniqueengineeringfield.Anchorboldisthemostimportantstructureelementofanchorsystem,whosephysi

7、co-mechanicalpropertiesplayanimportantroleinstabilityanddurabilityofrock-soilmass.Thecommonanchorboltsarewidelyusedbecauseofitsexcellentphysicalmechanics,especiallyintheareasofexcavationengineering,slopproject,undergroundengineering,portanddamproject,s

8、upportingstructure,consolidationofabutmentprojectansoon.However,throughpractice,foundmanyproblemsinsteelboltusedaspermanentsupportingstructure,suchasthegreatselfweight,hardtotransportandinstall,poorcorrosionresistance.Thedefectshaveanin