基于锚固体界面应力分布规律及力学特性研究

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1、分类号：TU45密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文锚固体界面应力分布规律及力学特性研究战玉宝申请学位级别：博士学位专业名称：岩土工程指导教师姓名：尤春安职称：教授山东科技大学二零零八年四月论文题目：锚固体界面应力分布规律及力学特性研究作者姓名：战玉宝入学时间：2005年9月专业名称：岩土工程研究方向：岩土力学理论及应用指导教师：尤春安职称：教授论文提交日期：2008年3月24日论文答辩日期：2008年5月28日授予学位日期：STUDYONSTRESSDISTRIBUTIONANDMECHANIC

2、ALCHARACTISTICSOFANCHORAGEINTERFACEADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofDOCTOROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyZhanYubaoSupervisor:ProfessorYouChun’anCollegeofCivilEngineeringandArchitectureApr2008声明本人呈交

3、给山东科技大学的这篇博士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。博士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofDoctorofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkun

4、lessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学博士学位论文摘要摘要大量研究表明，锚固系统中粘结材料与岩土体之间的界面往往是整个锚固系统中最薄弱的环节。进行该界面力学特性的研究对于更加准确地认识锚固机理，推动锚固理论的发展具有重要的意义。本文以该界面为研究对象，通过理论分析、试验研究以及数值模拟等方法对粘结材料与

5、岩土体之间界面的应力分布规律及其力学特性进行了深入地研究和探讨。首先，对锚固体界面应力分布规律进行了理论分析，基于锚固体界面弹性状态下的剪应力分布公式，对剪应力分布的影响因素进行了研究。建立了合理的数值分析模型，用实体单元代替杆单元模拟锚杆，利用有限元法对锚固体界面应力分布规律的影响因素进行了系统的研究，并与理论分析成果进行了比较，得出了比较一致的结论。根据锚固体界面剪应力分布公式，推导出了锚固长度的计算公式，并对影响锚固体锚固长度的因素进行了详细的讨论。综合考虑锚固体界面的塑性变形、现场施工条件及施工技术

6、等因素后，提出了确定锚固体有效锚固长度的计算公式，并通过实例对该公式的准确性进行了验证。利用实验室模型试验，对锚固体界面力学特性的影响因素进行了分析，针对试验中发现的问题，重点研究了灌浆材料的性质对界面力学特性的影响，并将试验结论与理论分析进行了对比。根据试验中发现的锚固体界面剪胀问题，建立了界面剪胀机理的细部微观分析模型，从细观力学的角度分析了锚固体界面剪胀机理及其力学效应；同时，建立了界面剪胀机理数值分析模型，对锚固体界面剪胀产生的力学效应进行了分析。最后，应用分形理论将锚固体界面JRC值与分维值D联系

7、起来，使得界面粗糙程度对锚固体界面抗剪强度的影响能够定量表示，并基于分形理论，分析了灌浆体中含砂率与砂颗粒粒径的大小对锚固体界面分形维数及粗糙程度的影响，为锚固体界面抗剪强度计算以及今后锚固体界面力学特性的研究提供了一条有效的途径。关键词：锚固理论，界面，应力分布，力学特性，锚固长度，剪胀，分形理论，含砂率山东科技大学博士学位论文摘要ABSTRACTTheinterfacebetweenbindingmaterialandrock-soilbodyhasbeenproventobetheweakestlin

8、kofthewholeanchoragesystem.Studyonmechanicalcharacteristicsofthisinterfaceisofgreatsignificanceforunderstandinganchoragemechanismmoreexactlyandpromotingthedevelopmentofanchoragetheory.Stressdistributionandmec