【摘要】：本文以理論分析為基礎(chǔ),在實(shí)驗室開展錨桿抗剪力學(xué)性能試驗,并結(jié)合數(shù)值模擬計算方法,對不同桿體類型、預(yù)緊力、圍巖強(qiáng)度、錨固方式、鉆孔直徑等影響因素下錨桿剪切過程中的受力變化進(jìn)行研究,得出各因素對錨桿抗剪性能的影響規(guī)律,主要成果有:(1)揭示了錨桿在節(jié)理巖體中發(fā)揮抗剪作用的機(jī)理,將錨桿在節(jié)理巖體中的變形區(qū)域分為彈性變形段和擠壓破壞段,并進(jìn)行受力分析,認(rèn)為錨桿對節(jié)理面剪切強(qiáng)度的貢獻(xiàn)主要由兩部分組成:即錨桿自身的“銷釘”作用以及錨桿桿體所受軸向力的約束作用。(2)設(shè)計出錨桿雙剪切試驗?zāi)Ｐ?并制作相應(yīng)的剪切試驗架,形成了錨桿抗剪力學(xué)性能試驗裝置;同時制作出兩種不同強(qiáng)度的混凝土試塊模擬軟硬不同的兩種圍巖,對不同影響因素下錨桿的抗剪力學(xué)性能展開了試驗研究。(3)錨桿剪切過程中剪力變化主要分為四個階段:彈性階段、屈服階段、塑性階段以及破壞階段;錨桿軸力變化同樣經(jīng)歷平穩(wěn)階段、緩慢上升階段、勻速上升階段和緩慢下降四個階段。系統(tǒng)的剪切剛度不斷產(chǎn)生變化,體現(xiàn)出韌性增強(qiáng)的特征。全錨與端錨兩種情況下初期剪力變化有所區(qū)別,但后期變化趨勢一致。(4)剪切過程中,錨桿在節(jié)理面附近受到拉剪或拉彎復(fù)合作用,導(dǎo)致節(jié)理面處桿體形成“Z”形的剪切變形,根據(jù)錨桿的破壞形態(tài)可以分為拉剪破壞和拉彎破壞兩種模式;錨桿在節(jié)理面兩側(cè)上下表面分別形成“拉應(yīng)力區(qū)”和“壓應(yīng)力區(qū)”,對孔口擠壓造成破碎,形成扇形的破壞區(qū)域,且混凝土試塊沿桿體軸向均產(chǎn)生不同程度的破裂。(5)試驗及數(shù)值模擬結(jié)果表明:預(yù)緊力提高后,可以有效提高錨桿初期抗剪性能的發(fā)揮,系統(tǒng)的初期剪切剛度也得到提高;圍巖強(qiáng)度提高后,錨桿剪切過程中的屈服載荷明顯提高,破斷時的剪切位移明顯減小,說明錨桿在強(qiáng)度較高的節(jié)理巖體中更易發(fā)揮抗剪性能;采用全長錨固時,錨桿對圍巖的變形滑動比較敏感,剪切變形初期錨桿即可發(fā)揮抗剪作用,且系統(tǒng)的初期剪切剛度是端部錨固時的2倍左右。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD353
【圖文】：

剪作用定義剪作用力[22]是指錨桿錨固的節(jié)理巖體發(fā)生剪切變形時作用，在節(jié)理面處桿體橫截面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力，同時力，在桿體與圍巖接觸面或錨固劑粘結(jié)面所產(chǎn)生的擠 1.1 所示，這種約束主要包括阻止圍巖沿節(jié)理面產(chǎn)生面處產(chǎn)生離層以及防止圍巖中產(chǎn)生新的破壞面等作用發(fā)揮抗剪作用的認(rèn)識一般存在著誤區(qū)，認(rèn)為錨桿只有相對位移，桿體表面與圍巖緊密接觸后才能發(fā)揮出抗方式。事實(shí)上，預(yù)應(yīng)力錨桿的橫向抗剪作用仍然是一盤及螺母對錨桿桿體施加預(yù)應(yīng)力后，圍巖產(chǎn)生擠壓作，從而改變節(jié)理面的剪切強(qiáng)度，對圍巖中潛在的滑移是通過傳遞圍巖對錨桿的作用力，提高錨桿對節(jié)理巖錨桿的抗剪性能，從而保持節(jié)理圍巖自身的穩(wěn)定性。

預(yù)緊力80kN0 10 20 30505 15 25 35剪切位移/mm剪圖 1.13 不同預(yù)緊力下的剪力-位移曲線Fig.1.13 Shear-displacement curves under different preloa]等采用節(jié)理面直剪的試驗方法，對圍巖施加不同的應(yīng)力及錨固情況下對節(jié)理巖體抗剪性能的影響規(guī)律代替。結(jié)果表明：相同法向應(yīng)力條件下，錨桿錨固后剪能力，剪力-位移曲線初期剪切剛度得到明顯的提段變?yōu)榫徳鲋本�段，表現(xiàn)出“塑性強(qiáng)化”的特征；錨始抗剪剛度得到明顯提高，但對曲線后期的抗剪剛桿變形主要集中在節(jié)理面附近 3-4 倍的桿體直徑范斷裂破壞，主要表現(xiàn)出剪切破壞的形式，也存在拉合作用而導(dǎo)致的斷裂。錨桿的破斷形態(tài)如圖 1.14 所

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本文編號：2734340