在巖土工程領(lǐng)域,地下洞室或巷道的穩(wěn)定性是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。錨桿支護(hù)作為一種經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的主動(dòng)支護(hù)形式被廣泛地應(yīng)用到隧道、邊坡和礦山等工程領(lǐng)域用于控制圍巖的變形和裂隙的發(fā)展。在實(shí)際支護(hù)過(guò)程中,錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)除了受到各種靜載作用外,還往往受到爆破或地震等動(dòng)載的作用。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者在錨桿受動(dòng)載作用下的動(dòng)力響應(yīng)方面取得了大量的研究成果,但是爆破動(dòng)載作用下錨桿支護(hù)作用理論的研究仍落后于工程應(yīng)用,這也需要對(duì)錨桿在爆破動(dòng)載下的力學(xué)響應(yīng)特征做進(jìn)一步地研究以滿足支護(hù)設(shè)計(jì)的需要。首先,論文基于彈性波理論,建立了彈性空間體中巖體質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)模型,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建立了全長(zhǎng)錨固砂漿錨桿受力分析模型,依據(jù)金山店鐵礦支護(hù)條件和爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分析了爆破動(dòng)載下全長(zhǎng)錨固錨桿的受力特征。結(jié)果表明:錨桿桿體上的軸向應(yīng)力和剪切應(yīng)力隨時(shí)間呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化,作用范圍主要集中在錨桿孔口附近錨固段內(nèi);錨桿軸向應(yīng)力和剪切應(yīng)力均隨爆心距的增加而快速降低;錨桿軸向應(yīng)力最大值隨著圍巖彈性模量的增大而減小,但剪切應(yīng)力的最大值隨著圍巖彈性模量的增大先逐漸增大而后趨于平緩,隨著圍巖彈性模量的減小剪切應(yīng)力在錨桿上的作用范圍逐漸增大且最大值逐漸向錨固段深處移動(dòng)。接著,依據(jù)金山店鐵礦支護(hù)條件,采用FLAC~(3D)數(shù)值計(jì)算軟件分析了爆破動(dòng)載作用下全長(zhǎng)錨固錨桿的受力特征。結(jié)果表明:在爆破動(dòng)載作用下,巷道同斷面不同區(qū)域處錨桿軸向應(yīng)力和剪切應(yīng)力沿桿體分布特征具有較大差異,巷道底角和拱肩處錨桿軸向應(yīng)力最大值出現(xiàn)在錨桿孔口位置,而兩幫和拱頂處錨桿軸向應(yīng)力最大值位置出現(xiàn)了向錨桿底部的偏移;底角處錨桿桿體上的剪切應(yīng)力主要集中在孔口附近的錨固段范圍內(nèi);兩幫和拱頂處錨桿桿體上的剪切應(yīng)力在錨桿錨固段前端升高達(dá)到負(fù)向峰值后快速降低,在錨固段后段快速升高達(dá)到正向峰值后沿錨固方向快速降低;拱肩處錨桿的剪切應(yīng)力沿桿體長(zhǎng)度方向呈現(xiàn)“雙峰”分布。最后,根據(jù)上述研究成果提出在受爆破動(dòng)載影響較大的巷道中采用多種支護(hù)方法聯(lián)合作用的支護(hù)方式、選取種類適合的炸藥種類、選取合適的單次最大起爆藥量、控制爆破規(guī)模、選用符合支護(hù)條件的起爆方式和提高微差爆破延時(shí)精度等方式避免巷道破壞。論文研究成果為爆破動(dòng)載作用下的巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù),進(jìn)一步完善了爆破動(dòng)載作用下的全長(zhǎng)錨固錨桿支護(hù)理論。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U455.7
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題依據(jù)及研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 爆破動(dòng)載對(duì)地下工程的影響研究現(xiàn)狀
        1.2.2 爆破動(dòng)載對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容和研究方法
    1.4 研究技術(shù)路線
第2章 爆破應(yīng)力波在巖體中的傳播規(guī)律
    2.1 爆破應(yīng)力波的基本概念
    2.2 爆破應(yīng)力波在巖體中傳播的基本力學(xué)方程
        2.2.1 爆破應(yīng)力波傳播過(guò)程中巖體質(zhì)點(diǎn)的波動(dòng)方程
        2.2.2 標(biāo)量勢(shì)和矢量勢(shì)
    2.3 爆破應(yīng)力波在巖體中傳播的基本模型
        2.3.1 平面波模型
        2.3.2 球面波模型
        2.3.3 柱面波模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 爆破動(dòng)載下全長(zhǎng)錨固砂漿錨桿力學(xué)響應(yīng)特征分析模型
    3.1 球形藥包爆炸時(shí)彈性空間體振動(dòng)模型
    3.2 爆破動(dòng)載作用下錨桿運(yùn)動(dòng)平衡方程
    3.3 初始條件和邊界條件的確定
        3.3.1 初始條件
        3.3.2 邊界條件
    3.4 運(yùn)動(dòng)平衡方程的解析計(jì)算
    3.5 本章小結(jié)
第4章 全長(zhǎng)錨固砂漿錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)動(dòng)載受力分析
    4.1 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)
        4.1.1 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)方案
        4.1.2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理
    4.2 爆破動(dòng)載下全長(zhǎng)錨固砂漿錨桿應(yīng)變特征
    4.3 爆破動(dòng)載下全長(zhǎng)錨固砂漿錨桿力學(xué)響應(yīng)特征分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 全長(zhǎng)錨固砂漿錨桿動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征數(shù)值分析
3D軟件數(shù)學(xué)原理'>    5.1 FLAC^3D軟件數(shù)學(xué)原理
        5.1.1 有限差分軟件計(jì)算原理
        5.1.2 軟件采用的本構(gòu)關(guān)系
        5.1.3 時(shí)間導(dǎo)數(shù)的有限差分近似
        5.1.4 阻尼力
        5.1.5 樁結(jié)構(gòu)單元
    5.2 模型參數(shù)選取
    5.3 建立計(jì)算模型
    5.4 爆破動(dòng)載下巷道力學(xué)特征分析
        5.4.1 巷道圍巖中爆破應(yīng)力波的傳播規(guī)律
        5.4.2 爆破動(dòng)載下支護(hù)巷道的振動(dòng)速度分析
        5.4.3 爆破動(dòng)載下支護(hù)巷道的變形分析
    5.5 爆破動(dòng)載下錨桿動(dòng)力響應(yīng)特征分析
        5.5.1 錨桿桿體單元節(jié)點(diǎn)位移特征
        5.5.2 錨桿桿體軸向應(yīng)力分布特征
        5.5.3 錨桿桿體剪切應(yīng)力分布特征
        5.5.4 圍巖性質(zhì)和爆破參數(shù)對(duì)錨桿受力狀態(tài)的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 爆破動(dòng)載作用下巷道支護(hù)安全措施
    6.1 全長(zhǎng)錨固支護(hù)錨桿存在的問(wèn)題
        6.1.1 錨桿破壞
        6.1.2 巷道變形過(guò)大
        6.1.3 巷道噴層的破壞
    6.2 爆破動(dòng)載對(duì)長(zhǎng)短錨桿支護(hù)的影響
        6.2.1 長(zhǎng)短錨桿的支護(hù)機(jī)理
        6.2.2 支護(hù)效果對(duì)比分析
    6.3 爆破動(dòng)載下全長(zhǎng)錨固砂漿錨桿支護(hù)優(yōu)化措施
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及專利

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