锚杆—锚固剂—岩体界面力学特性实验研究和有限元分析.doc

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1、锚杆—锚固剂—岩体界面力学特性实验研究及其有限元分析中文摘要本论文提出了一种新型材料锚杆技术，即“用玻璃钢复合材料制作的锚杆代替传统的钢锚杆"，为了更好的解决岩土工程中的安全问题，本文通过实验的方法和有限元数值模拟的方法对锚杆最大承载力和界面上的剪应力进行了分析，通过改进的拉拔实验方案进行实验研究，同时提出了一种锚杆～锚固剂一岩体之间界面力学特性的数值模拟方法，利用有限元软件ANSYS分别对锚杆界面上应力分布特征和锚杆在长期载荷作用下进行的蠕变松弛现象做了数值模拟与理论分析，通过改变玻璃钢锚杆的蠕变系数和锚杆直径来观察对锚杆蠕变松弛的影响，最后得到优化设计的目的。论文研究结

2、果表明：(1)通过对锚杆进行的拉拔试验得到锚杆最大承载力，然后由实验所得结果数据利用理论计算得到锚杆界面上平均剪应力，峰值剪应力的计算是通过徐景茂在《锚索锚固段注浆体与孔壁之间峰值抗剪强度试验研究》中提出的剪应力分布为近似高斯型正态曲线的方法，最后把实验得到的数据代入公式得到最大剪应力。把实验结果、理论计算结果与数值模拟结果进行对比，进一步验证了数值模拟的正确性。(2)对锚杆一锚固剂一岩体之间的界面力学特性的数值模拟得出锚杆界面上的应力分布规律及其最大承载力。通过以上得到的结果可以为岩土工程中的安全问题提供可靠的设计方案。(3)影响锚杆蠕变松弛的因素有多种，本文主要通过改变

3、玻璃钢锚杆的蠕变系数和锚杆的形状尺寸来对锚杆的蠕变与应力松弛进行了数值模拟，分析锚杆上轴向应力随时间变化的情况，通过模拟分析得到不同因素对锚杆轴向应力和时间关系的影响，这样就能对这种蠕变松弛现象进行充分利用或控制，更好地为岩体工程服务。关键词：锚杆；剪应力；数值模拟；界面力学；蠕变松弛Experimentalinvestigationandfiniteelementanalysisof‘nterfaciaExperimentanvestlgauontlmteoIIntertaclallllmechanicspropertiesofanchorrod·——adhesive·—

4、—batholithsGraduateName(Major)：YaoHai(EngineeringMechanics)DirectedbyCuiXiaochaoABSTRACTThispaperadvancesonenewmaterialanchorrodtechnology,namely“replacingtraditionalsteelanchorrodwithglassFiberReinforcedPolymer'’，inordertosolvethegroundproject’Ssecurityproblembetter．thepaperthroughexperim

5、entalmethodsandthefiniteelementnumericalsimulmion’Smethodtotheanchorrodgreatestcarryingcapacityandthecontactsurfaceshearingstresstotheanalysis，Fromtheimprovedpull—outtestoftheexperimentalstudy,itsimultaneouslyproposesonekindofnumericalsimulation’Smethodofthemechanicsofinterfacialmechanicsp

6、ropertybetweentheanchorrod—adhesive—batholiths，numericalsimulmionandtheoreticalanalysisofstressdistributioncharactersontheinterfaceandphenomenonofcreeprelaxationunderlong·termloadweredonebyusingfiniteelementsoftwareANSYSbychangingglassfiberreinforcedpolymeranchorrod‘Screepcoefficientandanc

7、horroddiametertoobservecreeprelaxationinfluenceofanchorrod，finallyobtainstheoptimizationdesigngoal．Theresultfromexperiments：(1)Weobtainthegreatestcarryingcapacityofanchorrodthroughpull—outtest，thenobtainingaveragesheerstressofanchorrod’Sinterfacebytheoreticcal