《錨固節理岩體的結構強度效應與精細化數值模擬方法》是依託武漢大學，由姜清輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：錨固節理岩體的結構強度效應與精細化數值模擬方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姜清輝
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目採用模型試驗、理論分析、力學建模和數值模擬相結合的方法，研究錨固節理岩體的結構強度特性與精細化數值模擬方法。採用含單條節理的岩體試件，開展直剪試驗研究，分析錨固構件在節理面附屬檔案的局部化損傷破壞行為，研究錨固構件對單條節理的附加剛度與附加強度貢獻；採用大尺寸含多組節理的岩體試件，開展壓縮試驗研究，分析錨固構件對於不同節理分布形式的加固效果，研究錨固構件對節理岩體的整體剛度貢獻和結構強度貢獻，建立錨固節理岩體的結構強度準則；基於試驗成果、損傷力學與均一化原理建立考慮結構強度效應的錨固節理岩體力學模型與本構方程，研發高效可靠的錨固岩體數值求解算法及計算軟體，並結合實際工程開展套用研究，為我國水電、交通、能源等工程岩體的錨固最佳化設計和穩定性分析提供理論支持。
結題摘要
節理岩體的錨固作用機制是岩石力學領域研究的一個熱點和難點問題，現有各種模型大多以錨桿（索）為主體來解釋其作用機制，很少考慮錨固構件在節理面的局部化損傷破壞行為，未能有效揭示錨固節理岩體產生的結構強度特性和綜合抗剪強度參數。本項目通過開展含單條不同粗糙度節理加錨前後的直剪試驗研究,分析了錨桿和結構面的相互作用機制以及錨固構件在節理面附近的局部化損傷破壞行為,探討了不同錨固角的加固效果及對結構面附加強度與綜合抗剪強度參數貢獻；通過開展大尺寸加錨節理岩體的壓縮強度試驗，分析了節理岩體錨固後力學特性變化規律、不同錨桿密度的加固效果及對節理岩體結構強度與綜合抗剪強度參數貢獻。基於試驗成果和力學分析建立了加錨岩體力學計算模型，不僅能夠描述岩塊內部錨桿的拉壓變形，而且能夠準確模擬錨桿與結構面的相互作用，綜合反映結構面附近錨桿的拉壓、彎曲和剪下變形以及錨桿進入塑性屈服後的硬化特性。研製了高效可靠的錨固岩體數值求解方法及流形元計算程式，由於在數值流形方法中錨桿構件可作為物理格線輸入，因此錨桿單元的布設與流形單元格線無關，可以實現大規模錨桿的精細化模擬。通過將本項目研究成果套用到錦屏一級水電站岩石高邊坡工程和水布埡地下廠房工程，為正確評價錨固結構的支護效果，錨固結構最佳化設計和錨固岩體穩定性評價提供了科學依據。
