加锚结构面剪切特性及锚固岩体综合力学模型研究
[Abstract]:Prestressed anchorage technology has become the most common technical means in geotechnical engineering. Since the 1930s, with the development of large-scale geotechnical engineering construction and related technology at home and abroad for decades, prestressed anchorage technology has been widely used in high slope reinforcement. It has been widely used in structural design, construction technology, post-monitoring and reinforcement machine. Some important achievements have been made in the study of rock mechanics. However, due to the complexity and diversity of rock mass itself, its mechanical properties are closely related to its formation background, history of geological tectonics, occurrence environment and engineering design, resulting in the imperfection of current anchorage mechanism and analysis methods, and the evaluation and design of engineering. Inadequate guidance has become an important bottleneck restricting the development of the technology.
On the basis of summing up the research results obtained by predecessors, combined with theoretical analysis, physical model test and numerical analysis, the research on shear mechanical properties of anchored structural plane and the establishment of comprehensive mechanical model of anchored jointed rock mass is carried out. On the one hand, it is of great significance to the development of anchorage technology and Engineering application, and on the other hand, it is also of great significance to China at present. It provides important technical support for solving the related problems in the construction of domestic infrastructure projects.
Combined with previous research results, this paper mainly carried out the following aspects:
(1) Analysis of shear mechanical properties of anchored structural planes. Based on systematic summary and induction of shear mechanical behavior of rock mass structural planes in the past, the axial force increment, shear resistance and contribution of prestress to shear strength of structural planes under shear deformation of structural planes are quantitatively analyzed, and the equivalent resistance of anchored structural planes is proposed. Based on theoretical analysis and model test, the influence of yield strength, elastic modulus of anchor cable, compressive strength of rock mass (mortar) and dilatancy angle on shear strength characteristics of anchored structural plane is analyzed.
(2) Laboratory model tests of anchored structural planes. Based on the analysis of shear mechanical properties of anchored structural planes, the shear failure behavior of flat and undulating structural planes before and after anchoring is studied by laboratory model tests. The shear behavior of different types of anchored structural planes under different stress conditions is summarized through model tests. In addition, the shear strength of structural plane under different anchorage is studied by model test, which verifies the rationality of the deduced formula for calculating the equivalent shear strength of anchorage structural plane. Theory;
(3) Numerical simulation of shear failure process of anchored structural plane. Based on laboratory model test, the anchorage mechanics model of flat and undulating structural plane is established. The micro-mechanical behavior of anchored structural plane under different conditions is studied by dynamic display analysis method, including stress distribution of structural plane in shear process. Based on the results of model tests in laboratory, the anchorage law of prestressed anchor cables to structural plane is summarized.
(4) Based on the Eshelby theory of composite micromechanics and the analysis of pre-stressed anchorage mechanism, a comprehensive mechanical model of anchored jointed rock mass is proposed, and the calculation method of elastic constants in the mechanical model of anchored jointed rock mass is deduced. The steady-state cracking problem of anchored jointed rock mass under axial tension along the anchor cable is discussed, and the calculation method of critical stress for cracking of anchored jointed rock mass under axial tension is proposed.
(5) Engineering application and analysis. Taking the block stability analysis during the construction of the left bank high slope of Jinping I Hydropower Station as an example, the equivalent shear strength analysis method for the stability analysis of the anchored structural plane is proposed. The application of the method to the engineering example shows that the method is more effective than that of the calculation only considering the prestressing force. The safety factor should be more reasonable.
【学位授予单位】:中国水利水电科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU45
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,本文编号:2177061
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