裂隙岩体锚固方式优化的试验与数值模拟研究

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1、山东大学硕士学位论文裂隙岩体锚固方式优化的试验与数值模拟研究姓名：温暖冬申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱维申20070515摘要锚杆加固在岩石丌挖支护方面是最有效、最经济的支护方式。近年来，锚固技术以其独特的效用、简便的工艺、广泛的用途和经济的造价。在岩土加固领域显示出越来越旺盛的生命力。目前不仅广泛应用于矿山：【程，而且也推广应用于冶金、水利水电，土木建筑等工程之中，具有良好的前景．然而．加锚节理岩体的力学特性仍未完全掌握，锚固计算和施工仅能依靠一些岩体锚固的经验。随着各式锚杆的应用，从优化，安全和经济角度考虑，对锚杆作用机理的研究就显得尤为重要。本文在前人的研究基础上，

2、通过试验和数值模拟主要进行了以下几个方面的工作：(1)选择比较理想的相似材料(岩石、粘结剂、锚杆)，通过调研相似材料的研究现状以及相关的测试试验。最终确定了本试验中所需要的相似材料和它们的最佳配比．(2)制作了不同加锚方式(不同加锚密度、不同安装角度和不同安装位置)的试件，其中穿透裂纹和锚杆孔的预制以及注浆插锚是最重要的三点．(3)通过实验室相似试验，研究了单轴压缩条件下，各种加锚方式的试件的锚固效果和主要破坏方式，通过应力应变曲线的对比分析，找到了一些定量和定性的规律。(4)利用数值模拟软件RFPA2D，对试验中相对应的不同加锚方式的模型进行了数值模拟，并对比分析了各自的锚固效果和主

3、要破坏方式，得出一些与试验比较相符的规律．(5)结合相似试验和数值模拟的结果，得出若干有价值的结论，并对实际工程锚杆加固提出了一些建议．关键词：相似试验；锚固方式；锚固作用；数值分析VⅡABSTRACTRockboltingISthemosteffectiveandalsothemosteconomicalmeansofsupportingexcavationsinrock．Ithasshowedmoreandmorevitalityintheareaofreinforcementinthegeotechnicalengineeringforitsuniqueeffect，simple

4、andconvenienttechnology，far-lungapplicationandeconomicalCOStinrecentyears．Atpresenttime．ithasnotonlybeenusedintheminebutintheareasofmetallurgy，waterconservancyandhydroelectricpower，railwayandhighway．civilconstructionandsoonandhasgoodforegroundofapplication．However，themechanicalbehaviorofthebolte

5、drockjointisnotfullyunderstood，andonlytheexperienceaccumulatedonrockboltinggivestheknow·howforthereinforcementcalculationandexecution．Varioustypesofboltsareusedtoday，andallunderstandingofthewayinwhichtheseboltsworkisessentialforanoptimal，safo，andeconomicaluse．Onthebasisofagreatnumberofstudiesper

6、formedbyformerresearchers，theworkfinishedinthispaperfocusesonseveralaspectsofthefollowingthrongexperimentaltestcoupledwithnumericalsimulations．(1)Wechooseseveraltypesofidealsimilarmaterialthosecanrespectivelysimulaterockmass，cementingmaterialandbolts．Byinvestigatingsimilarmaterialresearchstatusa

7、ndperformingsomerelativetests，wefinallydeterminethesimilarmaterialtheexperimentneedsandalsofindtheoptimalproportions．(2)Somespecimensweremadethroughdifferentanchoragestyleswhichmeandifferentanchoragedensity，differentanchorag