浅论风化岩体中压力型锚索锚固机理与设计方法研究

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1、，嘻‘●置譬■▲I了∥pL，，，卜卜．．A≯¨．Ll■“●Y—：．_二{i：．●■f!●I．，．，，．；l≯．。}，r。叩弓∥。l分类号——UDC密级学校代码!鳢窆Z武多萎理歹大署学位论文题目：风化岩体主星力型锚盍锚固机理鱼设盐方法盟究英文Studyonthedesignmethodandanchoredmechanismof题夏目：P丝曼墨坠堕：!YP曼i塑曼bQ!垒g曼￡垒坠!曼in迎曼垦!h曼￡曼鱼!旦曼k研究生姓名吐丝指导老师姓名夏垂塞职称塾撞学位谴±单位名称盍婆堡墨盘堂邮编垒圣QQ2Q姓名——职称单位名称申请学位级别王堂谴±学科专业名称羞圭兰堡论文提交日期学

2、位授予单位答辩委员会主20lO．05席诎7b学位授予评阅人2010年05月≮始，弓k，ADissertationSubmittedtoWuhanUniversityofTechnologyfortheDoctor’sDegreeinEngineeringStudyontheDesignMethodandAnchoredMechanismofPressure--typeAnchorageCablein胍atheredRock、l，。Ph．D．Candidate：YeHongSupervisor：Prof．XiaYuanyouSpeciality：Geotechnical

3、EngineeringWuhanUniversityofTechnologyWuhan430070，Hubei，P．R．ChinaMay,2010独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：!土丛日期：竺12：￡：兰旦关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定

4、，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。t‘‘’(保密的论文在解密后应遵守此规定)：如fD．F-io^i．·-’1．I、＼1-中文摘要本文以国家自然科学基金(50874085)“边坡加固压力分散型锚索的加固机理与设计方法”和广东省科技计划项目(63123)“高速公路高陡边坡失稳预测与处置关键技术研究”为依托，以二广高速公路(粤境)怀集至三水段高边坡为工程背景，针对该公路工程风化岩体中压力型锚索在加固边坡中存在的问题，通过理论推导、数值计算等方法研究了压力型锚索在风化岩体中位移

5、和应力的分布特点，并在此基础上还研究了风化岩体中压力型锚索锚固段合理长度的设计方法。主要研究内容及结论包括：1、假定风化岩体为横观各向同性体，其弹性模量及剪切模量均按指数函数变化。结合均质岩体中压力型锚索剪应力的分布特点、风化岩体的横观各向同性力学性质以及圆形对称荷载作用下横观各向同性弹性体内剪应力的分布特点，分别在柱坐标系和直角坐标系下推导了压力型锚索在风化岩体内的位移和应力表达式，并进行了简单算例，计算分析结果表明这两种计算方法的计算结果吻合较好。2、研究了风化岩体的弹性模量、剪切模量、泊松比和锚索孔径等因素对压力型锚索锚固段注浆体与岩(土)体接触面上剪应力的影响

6、，研究结果表明：(1)无论均质岩体还是风化岩体，锚索锚固段接触面上的剪应力主要分布在承压板附近。当风化岩体的弹性模量随着深度按某一函数变化时，相对于同等条件下的均质岩体而言，锚固段处剪应力随着弹性模量的增大(减小)而增大(减小)，随着深度增大其剪应力的变化率也变大，且剪应力的变化率和岩体弹性模量的变化率同步；(2)锚索锚固段处剪应力随锚索孑L径的减小而分布更加集中，反之，锚固段处剪应力随锚索孔径的增大而分布得更加均匀；且锚固段剪应力分布曲线的类型不随锚索孔径的变化而不同，改变的只是曲线的特征值；(3)假定锚索孔的半径不变，在横观各向同性的风化岩体内，锚索锚固段接触面上

7、的剪应力随着垂直于岩体横向等向面的剪切模量的变化而变化。总的来说，剪切模量愈大，剪应力在锚固顶端的分布就愈集中；反之，剪应力分布就愈均匀。3、基于上述研究成果，对风化岩体中压力型锚索锚固段长度的设计方法进行了研究。首先通过对传统锚索设计方法的假设进行了分析，指出锚固段接触面上的剪应力为均匀分布的这一假设的不足之处。另外，基于风化岩体中压力型锚索锚固段剪应力分布特点以及国内外的相关研究成果，修正了传统的设计方法，得到了更符合实际工程的压力型锚索设计方法。关键词：非均质岩体；剪应力：横观各向同性；压力型锚索ⅡJr．，．_一’)^、JAbstractBas