地震作用下含软弱层顺倾岩体边坡锚固界面剪切作用

论文摘要

锚杆是岩土工程中的重要支护构件,可提高地震作用下边坡稳定性。但由于地震作用下锚固工程的复杂性和多样性,至今仍未明确地震作用下锚固力学传递规律,杆体-砂浆与砂浆-岩体两锚固界面剪切作用研究更是鲜有涉及。鉴于此,设计并完成了相似比为1:8的含软弱夹层顺倾岩体边坡大型振动台模型试验,针对岩土锚固的核心问题也是关键问题——杆体-砂浆与砂浆-岩体两锚固界面剪切作用进行了研究。这也是首次利用大型振动台对地震作用下锚固界面剪切作用进行研究。不仅如此,本文还通过FLAC3D数值分析软件对试验工况S-23进行了模拟,进一步完善和丰富了试验得出的结论。主要工作和成果如下:（1）配制出了具有较好流动性和固结性的可用于浇筑的岩石相似材料,并提供了适用于浇筑的锚杆两锚固界面应变片粘贴方法。（2）分析了 S-23工况下含软弱夹层顺倾锚固岩体边坡地震动力响应,得到了其破坏模式和加速度响应规律。不仅如此,通过监测锚杆应变获取了锚固两界面剪应力,并以0.125s为间隔详细分析了杆体-砂浆与砂浆-岩体两锚固界面剪应力沿杆长的分布形态和随时间的发展规律。（3）利用FLAC3D模拟了试验S-23工况,通过修正的cable单元建模获取了锚固两界面剪应力,并通过FISH语言编程实现了锚固界面脱黏效果,即界面剪应力达到界面极限粘结强度时降至界面残余黏结强度。通过与试验结果对比分析发现:试验结果和数值模拟得到了较好的相互印证,数值模拟结果对试验进行了进一步的补充。本研究通过试验和数值模拟较为系统、全面的研究了锚固系统的作用机理,对于工程实践和理论探索有一定的指导意义。图[94]表[17]参[84]。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 振动台模型试验
•     1.2.2 锚杆锚固机理相关研究
•   1.3 研究内容及技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
•   1.4 本论文创新点
• 2 含软弱夹层锚固边坡的振动台模型试验设计与准备
•   2.1 模型相似设计
•     2.1.1 相似三定律
•     2.1.2 求相似准则
•   2.2 模型相似材料的配制
•     2.2.1 模型相似材料的选取
•     2.2.2 模型相似材料力学参数
•     2.2.3 模型相似材料的配制
•   2.3 锚杆模型的制作及应变片的粘贴
•     2.3.1 杆体上应变片的粘贴
•     2.3.2 锚固体的制作及其应变片的粘贴
•   2.4 模型箱的布设
•     2.4.1 模型箱的选择与布设
•     2.4.2 锚杆及传感器的布设
•   2.5 模型浇筑
•     2.5.1 浇筑基岩
•     2.5.2 制作软弱夹层
•     2.5.3 浇筑危岩
•   2.6 安装传感器
•   2.7 本章小结
• 3 试验加载及记录
•   3.1 地震模拟振动台系统
•   3.2 地震波加载
•   3.3 试验过程及记录
•   3.4 本章小结
• 4 锚固界面剪切作用试验研究
•   4.1 边坡地震动力响应分析
•   4.2 上锚杆锚固界面剪应力分析
•     4.2.1 砂浆-岩体界面剪应力分析
•     4.2.2 杆体-砂浆界面剪应力分析
•   4.3 中锚杆锚固界面剪应力分析
•     4.3.1 砂浆-岩体界面剪应力分析
•     4.3.2 杆体-砂浆界面剪应力分析
•   4.4 下锚杆锚固界面剪应力分析
•     4.4.1 砂浆-岩体界面剪应力分析
•     4.4.2 杆体-砂浆界面剪应力分析
•   4.5 本章小结
• 5 锚固界面剪切作用数值分析
•   5.1 模型建立
•     5.1.1 边坡模型建立
•     5.1.2 锚杆模型建立与测点布设
•   5.2 模型计算结果分析
•     5.2.1 砂浆-岩体界面剪应力结果分析
•     5.2.2 杆体-砂浆界面剪应力结果分析
•   5.3 试验与数值模拟对比分析
•   5.4 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张功会

导师: 言志信

关键词: 地震,锚杆,振动台模型试验,剪应力,砂浆岩体界面,杆体砂浆界面

来源: 安徽理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 安徽理工大学

基金: 国家自然科学基金项目“地震作用下岩体边坡锚固界面剪切作用研究”(基金号:41372307)

分类号: TU476;TU457

DOI: 10.26918/d.cnki.ghngc.2019.000022

总页数: 96

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