锚杆对三维裂隙岩体加固止裂效应试验研究

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1、山东大学硕士学位论文锚杆对三维裂隙岩体加固止裂效应试验研究姓名：张宁申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：李术才20090520摘要岩体介质由于地壳的不断运动、发展，呈现出显著的不连续性，存在大量的节理、裂隙等不连续界面。裂隙的存在改变了岩体的力学性质，降低了岩体的强度，并且使岩体呈现明显的各向异性性质。工程实践中，人们往往采取加固措施来保证工程可靠和安全运行。锚杆是地下工程和岩石边坡的主要加固支护构件之一，它对被节理裂隙切割的岩体有明显的加固作用，是一种对原岩扰动小、安全可靠、又经济有效的加固技术，不

2、但可以提高岩体的完整性，还有利于发挥岩体介质本身的自承能力。．虽然锚固技术已经成功应用到工程实践中近一个世纪，但是对锚杆的锚固机理还没有完全搞清楚。锚固理论方面的研究已经远远落后于工程实践。因此，开展锚杆的加固机理的研究具有一定的工程指导意义。本文在前人研究的基础上，主要开展了以下几方面的工作：(1)以水泥砂浆为基础材料，添加一定量的橡胶粉，研制出一种新型岩石相似材料。通过对该材料进行物理力学参数测试，发现此改性水泥砂浆能很好的满足相似材料的要求，可以作为一种较为理想的岩石相似材料；选择全螺纹玻璃纤维增强塑

3、料(CFRP)来模拟锚杆。(2)设计出一种能同时精确定位预置裂隙和锚杆的新型模具；改进了直接拉伸试验技术，很大程度上避免试件偏心受拉，提高了试验精度和效率。(3)制作了含不同形式(不同贯穿度折、不同裂隙角a)预置裂隙、不同锚固方式(不同的锚固角和锚固位置)的试件，并对其进行单轴拉伸、压缩试验，通过分析不同锚固方式试件的应力．应变曲线形态、强度特性、预置裂隙的起裂角及扩展模式等，来研究锚杆对三维裂隙的加固止裂作用。(4)采用三维声发射定位技术研究了单轴拉伸荷载条件下全贯穿单锚试件的声发射特征及试件破坏模式。通

4、过以上工作，探讨了锚杆对裂隙岩体的加固作用，总结了锚固作用下三维裂隙的扩展模式，对实际工程有一定的指导意义。关键词：三维裂隙；单轴拉伸；裂隙扩展；声发射；锚固效应；断裂机理IXABSTRACTDuetoconstantmotionandchangeoftheearth’scurst，apparentdiscontinuityispresentinrockmedium，whichcontainsplentyofdiscontinuoussurfacessuchasjoints，crackandSOon．Mec

5、hanicspropertyofrockmassisinfluencedbydiscontinuoussurface．Forinstance，rockstrengthisweakenandrockmassCanberegardedasanisotropymaterial．Inengineeringpractice，strengtheningmeasuresareusuallyusedtoensuretheengineeringreliableandsafe．Asanimportantstrengthenin

6、gcomponentinundergroundandrockslopeproject,ithasobviousstrengtheningeffectsonfracturedrockmass．Itisakindofsafe，reliableandeconomicanchoringtechnology研tllsmalldisturbanceonoriginalrock．Besides，anchorboltcarlimprovetheintegrityofrocks．Thestrengtheningmeasure

7、cannotonlyimprovetheintegrityoftherockmass，butalsoplayitsself-supportingrole．Althoughanchoringtechnologyhasbeenwidelyusedinconstructionforalmostonecentury,anchonngmechanismisnotstudiedclearlycertainlyandresearchonthisaspectislaggard．Soitisverynecessarytost

8、udyanchoringdeeplytodirectengineering．Basedonthepreviousstudy，themainresultsandconclusionsofthisthesisarelistedasfollows：(1)Basedoncementmortar,addsomerubberpowderasadditive．Measuredphysicalandmechanicalprope