浅谈预应力锚索对洞室的加固机理试验研究及数值分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文预应力锚索对洞室的加固机理试验研究及数值分析姓名：顾欣申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：夏元友;陈安敏20061101武汉理工大学硕士学位论文摘要预应力锚索加固技术己在国内外岩土工程中获得广泛应用，并取得了巨大成功。而全长粘结式锚索和自由式锚索是目前工程中应用最广泛的两种预应力锚索，除了一些特殊工程要求采用某些特殊锚索外，在大多数情况下，特别是在那些大型的地下洞室和岩土边坡中，广泛采用的还是全长粘结式锚索和自由式锚索。尽管它们被广泛采用，但在其加固机理和设计计算方法方面

2、还存在不少问题需要研究解决，如：在预锚加固机理方面，目前还没有统一的看法；在设计方法上，也大多采用工程类比法。本论文采用相似材料地质力学模型试验和与之相应的数值计算分析相结合的方法，在前人研究的基础上，对自由式锚索和全长粘结式锚索在地下洞室中的锚固效果和加固机理进行了较为深入的研究，取得了一定的研究成果。本论文深化了地下洞室加固中的预应力锚固理论，提出了一些有意义的见解，具体表现在以下几方面。(1)采用地质力学模型试验方法，分别对不同锚固方案(全长粘结式锚索与自由式锚索，预应力大的与预应力小的)进行试

3、验研究。试验中模拟了洞室的边开挖、边锚固实际施工过程，有效的解决了地质力学试验中有关洞室的开挖与对预应力锚索的模拟技术难题。(2)根据模型试验结果，详细分析了锚索类型(全长粘结式与自由式两种锚索)、预应力大小等对地下洞室加固效果产生的影响，给出了锚固洞室的宏观破坏现象、围岩断裂形态、漏壁位移特征、洞周围岩应变分布状态以及在开挖和超载过程中锚索预应力产生的变化。某些试验成果，如在洞室开挖过程中，两种锚索初始预应力都普遍减小，减小的平均幅度为15-22％；锚索预应力减小的相对数值与锚索初始预应力的大小近似

4、成反比，以及各部位锚索预应力的减小幅度都具有很强的随机性等，对于更好地认识预应力锚索对洞室的加固作用机理，提出和完善预应力锚索加固设计计算方法和指导现场施工都具有重要的参考价值和指导意义．(3)利用I丌．ACdD程序对试验内容进行了数值分析，数值模拟中材料的参数、对采用不同锚固方案的洞室的开挖、锚固及超载过程均与模型试验相同，得到的规律性认识也与模型试验能够相互印证，进一步完善了对锚固洞室的加固效应和加固机理的研究，对今后开展预应力锚索对地下洞室加固效果的数值计算积累了经验。关键词：预应力锚索地下洞室

5、地质力学模型试验数值计算武汉理工大学硕士学位论文AbstractPrestressedanchoringtechniqueshasbe眈olIleawidelyusedtechniquesandmadegreatachievementsingeotechnicalengineeringathomeandabroad．Exceptthatsomespecialprojectsneedspecialanchorcables,thetwotypesofnon-bondedprestressedanchorc

6、ableandfullygroutedanchorcableaicmostwidelyusedinundergroundopeningengineeringandslopeengineeringatpresent．Inspiteofbeingwidclyused,someproblemsareurgenttoresearchOllthereinforcementmechanismanddesignmethodofprestressedanchorcable．Thereisuouniformviewon

7、thereinforcementmechanismandtheengineering-analoglcdesignmethodsismostlyusedinmanyengineerings．Basedontheresearchofpredecessors，thereinforcementeffectandmechanismofabovetwotypesofprestressedanchorcableforundergroundopeningaledeeplystudiedbygeomechanical

8、modeltestsandnumericalmodellingmethodandSomeachievementshavebeenmadeinthispaper．Inthispaper,theprestessedanchoringtheoryisdeepenedandsomesignificativeideasareputforward．Themaincontentsareconcretelyasfollows：(1)ncdifferentanchorin