《非連續岩體錨桿抗剪“導軌作用”力學機制的研究》是依託中國礦業大學，由宋宏偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非連續岩體錨桿抗剪“導軌作用”力學機制的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋宏偉
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在保障重大工程穩定性和安全、防災減災中，錨桿和錨索起著相當重要的作用，但錨固機理仍急需弄清。對錨桿在滑坡、深基坑和隧道等套用中的橫向作用，國內外研究重點多在錨桿提高岩體強度上，並取得了顯著成果，但對錨桿與非連續岩體相互作用的研究不多。申請人研究發現，加錨非連續岩體受到剪下時，錨桿與岩體相互作用，存在使岩塊分離的力學現象，即導軌作用負面效應，這加深了對錨桿橫向加固作用的認識。深入研究這一力學現象，弄清其對錨桿加固效果的影響，將有利於提高錨桿設計可靠性，克服使用經典觀點和分析軟體帶來的問題，如錨桿強度不足、錨固力偏低等。所以，進一步開展錨桿抗剪作用力學機制研究，非常急需，意義重大。本項目擬通過多種手段，對錨桿導軌作用力學效應這一基礎科學問題進行深入研究，弄清其產生的機理、條件和影響因素，以及對錨固作用、錨固結構失穩規律的影響等問題，為錨固結構的工程設計和安全評估提供基礎理論支持。
結題摘要
採用物理試驗、三維數值模擬和數學力學分析，對非連續岩體錨桿的“導軌作用”效應和影響因素進行了研究。取得如下主要研究成果： （1）加錨非連續岩體模型均發生了明顯的節理面分離現象，產生了錨桿“導軌作用”。在載荷作用下，錨桿剪下應變，岩塊變形甚至破壞，錨桿局部彎曲成了 “S字形”，形成了 “導軌”。為非連續岩體中錨桿產生“導軌作用”創造了條件。錨桿的“導軌作用”的規律是，岩塊的剪下位移外載越大，岩塊間的最大分離值越大，岩塊間的分離區域或面積也越大,其增長近似於開口向上的拋物線增長規律。 （2）加錨非連續岩體發生的“導軌作用”存在明顯負面效應。一方面，隨著剪下位移外載增大，最大分離位移也增大，其關係近似為開口向上的拋物線曲線。另一方面，隨著岩塊最大分離位移的增加，模型的總剪下力也增大，其關係近似為開口向下的拋物線變化，錨桿“導軌作用”效應增強，抗剪能力削弱。即“導軌作用”出現後，非連續岩體的抗剪能力增速迅速減小，錨桿“導軌作用”負面影響增大。 （3）錨桿直徑、剪下載荷、非連續面粘結、摩擦係數、岩性、錨桿交角等，都不同程度地影響錨桿的“導軌作用”效應和岩體承載力。增加錨桿直徑，節理面分離增大。非連續面粘結後，分離量減小明顯；岩性越硬，錨桿軸向和橫向應力就越大，岩塊最大分離量越大。非連續岩體抗剪強度受到岩性的影響最大，是最主要因素，其他因素的影響程度較小。其中，節理摩擦係數次之，剪下量較小時，錨桿直徑的影響程度大於交角，當剪下量較大時，交角的影響程度大於錨桿直徑。 （4）錨桿群與單錨桿有基本相同的錨桿“導軌作用”效應，但是不同直徑錨桿的布置對錨桿“導軌作用”效應和岩體承載力有明顯影響。粗錨桿在載入側時，岩塊最大分離量最小，錨桿“導軌作用”最不明顯。兩根細錨桿布置時，岩塊最大分離量最大，“導軌作用”最明顯。當岩石強度較高時，單根錨桿的“導軌作用”大於群錨桿情況；當剪下外載大時，岩塊最大分離量大，“導軌作用”明顯。 （5）物理試驗、數值模擬和理論分析得到了關於錨桿“導軌作用”的一致的主要規律。 （6）可從錨桿參數和布置的設計、改變岩性和節理面特性，以及採取措施減小圍岩外載等方面，來減小其所產生的錨桿對非連續岩體加固時的負面影響。
