【摘要】：巖土安全領(lǐng)域中的錨桿和錨固技術(shù)是巖土工業(yè)范疇的一個重要分支。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和巖土工程的大力推進,錨桿在巖土錨固領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用,如大廈基坑、礦山巷道、公路邊坡和地下洞室支護等眾多工程領(lǐng)域。依據(jù)錨桿內(nèi)部構(gòu)造的差異性和水泥砂漿與錨桿的粘結(jié)情況,可將水泥灌漿錨桿分為以下幾種類型:拉力型錨桿、壓力型錨桿與剪切型錨桿。目前絕大多數(shù)工程中運用的是拉力型錨桿。錨桿錨固的極限承載力不僅僅受到錨桿鋼筋的原料強度和截面積的影響,還取決于水泥砂漿澆筑的錨固質(zhì)量,影響錨桿極限承載力的首要因素就是水泥砂漿澆筑的錨固質(zhì)量。但是,巖土內(nèi)部復(fù)雜的構(gòu)造和外界多變的環(huán)境,導(dǎo)致錨桿的抗拔承載力一直以來是工程上的一個難點。本文針對預(yù)測錨桿極限承載力這一重要環(huán)節(jié),主要從拉拔試驗和電磁超聲無損承載力預(yù)測兩個方面進行了以下內(nèi)容的研究:(1)就理想錨桿和不同質(zhì)量的錨桿錨固對極限承載力的影響,對錨桿的拉拔結(jié)果進行位移P-荷載S曲線繪制,并進行原因分析。(2)在原有GM(1,1)模型基礎(chǔ)上,基于不同情況下錨桿的P-S曲線,提出先用雙曲線擬合,再根據(jù)擬合后的殘差計算灰色模型的自適應(yīng)權(quán)值,用此改進后的GM(1,1)模型來擬合錨桿P-S圖形,最后預(yù)測此模型下錨桿的極限承載力。(3)利用改進后的GM(1,1)模型模擬錨桿P-S曲線,在每一個點上求得錨桿的預(yù)測值與實際值的殘差,每一根錨桿的殘差數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,最終預(yù)測結(jié)果和實際極限承載力的殘差作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出;改進輸入矩陣的歸一化方式,對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入矩陣進行按行歸一的方法處理,將灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測得到的極限承載力進行反歸一,得出最終的預(yù)測結(jié)果。(4)根據(jù)錨桿的結(jié)構(gòu)特點建立了超聲導(dǎo)波激振錨桿錨固的實驗?zāi)Ｐ?根據(jù)超聲導(dǎo)波在錨桿中的傳播規(guī)律計算導(dǎo)波在錨固中傳播的反射波包時間差,進而求出錨桿錨固段長度。推導(dǎo)出超聲導(dǎo)波瞬態(tài)激振下錨桿錨固端端面的位移響應(yīng)關(guān)系式,將粘結(jié)剛度帶入錨桿長度與剪應(yīng)力關(guān)系公式,求得錨桿在彈性變形狀態(tài)與極限拉拔狀態(tài)下的承載力,最后用拉拔試驗進行驗證。
【圖文】：

第二章展現(xiàn)了拉拔實驗法以及錨桿的荷載 P-位移 S 曲線的特點。簡要闡述了錨桿拉拔試驗的原理，，針對理想拉拔曲線進行了形狀分析，并在此基礎(chǔ)上探討了影響錨桿 P-S 曲線的影響因素，例如錨固的澆灌質(zhì)量以及土壤環(huán)境，然后對實測錨桿 P-S 曲線形狀進行分析。第三章為錨桿極限承載力初步預(yù)測的模型建立。首先用改進的指數(shù)模型擬合錨桿 P-S 曲線，再利用自適應(yīng)權(quán)重的方式修正灰色 GM(1,1)模型，在灰色模型背景值優(yōu)化的基礎(chǔ)上預(yù)測錨桿的極限承載力。第四章為改進灰色網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用分析。介紹了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和訓(xùn)練方式，對其背景值和歸一化方式進行改進，從實際拉拔曲線的特點出發(fā)，與上一章改進的灰色模型進行結(jié)合，在錨桿未拉拔至破壞的情況下預(yù)測了錨桿的極限承載力。第五章運用了電磁超聲激振的方式，對錨桿的極限承載力做了數(shù)值與試驗方面的探討。介紹了電磁超聲的基本原理，主要有：導(dǎo)波的產(chǎn)生與傳播，導(dǎo)波的相速度與群速度等。利用試驗設(shè)備在錨桿中發(fā)出并接收其反射波，分析反射波形的特性做錨桿錨固質(zhì)量的檢測與極限承載力預(yù)測。

-19-的。在錨筋和錨固體、錨固體與巖土層的交界面，極有可能發(fā)生范圍較大擴張。如果給錨筋一個縱向的外界拉拔或壓力，錨筋便會產(chǎn)生徑向壓縮，筋的錨固段縱向有拉力、橫向有壓力。當(dāng)錨筋上承受的外力較低時，自由固段可能會達(dá)到形變的統(tǒng)一，錨固體受到的橫向外力使得錨桿體周圍的忙承擔(dān)了壓力，進而達(dá)到了小范圍內(nèi)受力均勻的情況；如果增加外界的壓么在錨筋受力點周圍的受拉強度急劇增加，當(dāng)上升到錨固體所能承受的力時，這附近的錨固體逐漸被破壞，同時抗拉能力下降。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP183;TU476

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2633219