基于完整锚杆系统动力响应的围岩质量识别研究

《基于完整锚杆系统动力响应的围岩质量识别研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、重庆大学硕士学位论文基于完整锚杆系统动力响应的围岩质量识别研究姓名：宋静申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张永兴;陈建功20050501中文摘要摘要完整锚杆－围岩结构系统，简称完整锚杆系统，是实际工程中锚杆锚固系统的理想化模型。它是由完整的锚杆杆体、完整的锚固介质（水泥砂浆）以及未经扰动的围岩组成的有机体系。在描述锚杆受到瞬态纵向荷载作用的数学力学模型中，将锚固介质与围岩对锚杆体的作用简化为沿杆长均匀分布的杆侧刚度系数与阻尼系数，以及均匀分布在杆底的刚度系数与阻尼系数（简称锚杆系统的动力参数）。它们不仅是表征锚杆锚固质量

2、的重要指标，而且从锚杆系统动力参数的变化中能够体现锚杆所在围岩的物理参数的变化。因此，建立围岩物理参数与完整锚杆系统动力参数的映射关系，一方面能将完整锚杆系统动力参数的取值作为同等围岩级别时缺陷锚杆动力参数的对比依据，进而识别缺陷锚杆的缺陷位置与缺陷程度。另一方面，通过完整锚杆系统动力参数所对应的围岩物理参数的识别，能够体现出锚杆所在围岩性状发生的变化。由于在锚杆的长期服役过程中，锚杆所在围岩可能受到自然或人为的扰动，作为锚杆系统的有机组成部分的围岩的健康与否关系到整个锚杆系统的健康，因此通过完整锚杆动力响应对围岩质量进行识别，

3、是锚杆系统长期健康诊断的重要手段。本文从完整锚杆－围岩结构系统的纵向动力响应理论入手，研究不同围岩类别时锚杆纵向振动速度响应曲线的变化规律。其次，采用均匀设计方法对模拟完整锚杆系统纵向动力响应的有限元数值试验进行试验设计。通过有限元数值模拟试验得到不同的围岩物理力学参数、锚杆直径以及瑞利阻尼系数对应的锚杆杆顶速度响应曲线。通过对杆顶速度响应曲线的反演得到相应的完整锚杆系统动力参数。将动力参数与围岩的物理参数分别作为输入向量与输出向量，分别训练RBF神经网络与GRNN神经网络，得到基于完整锚杆系统纵向动力响应的围岩物理参数的识别系

4、统。本课题得到国家自然科学基金“锚杆－围岩结构系统无损探伤理论与智能诊断方法”（项目批准号：50378096）和教育部科学技术重点项目“岩土锚固系统质量的智能检测与诊断”（项目批准号：03138）资助。关键词：完整锚杆系统，刚度系数，阻尼系数，神经网络，围岩质量识别I英文摘要ABSTRACTIntegratedanchoringsystemisanidealizedmodelfromanchorengineering.Itcontainsintegratedanchorbar,integratedcementgroutingan

5、dundisturbedsurroundingrock.Indynamicanalysisofone-dimensionalanchoringsystem,theactionofcementgroutingandsurroundingrockontheanchorbarcanbeconsideredasthedynamicstiffnessandthedamping,whichdistributeuniformlyalongtheanchorbarandonthebottomsectionofit.Thedynamicstiff

6、nessandthedamping,nameddynamicparametersinthispaper,arethevitalcharactersoftheanchoragequality.Ontheotherhand,thechangeofmechanicalbehaviorofsurroundingrockalsocontributestovariationofdynamicparameters.Therefore,onthebasisofthecorrespondencebetweendynamicparametersof

7、theanchorsystemandthequalityparametersofsurroundingrock,thedeficiencyinanchorengineeringcanbeidentified.Furthermore,withthequalityparametersidentificationofthesurroundingrock,changecausedbynaturalorartificialforceinthemechanicalbehaviorofthesurroundingrockinanchoreng

8、ineeringcanbedetected.Tobeapartofanchorsystem,surroundingrockplayanimportantroleinanchorsystem.Asaresult,thedetectionofsurroundingq