锚固岩体裂隙演化和力学机制研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xianyekong
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工程岩体内部含有大量的空洞、裂隙等缺陷,它们的存在严重降低了工程岩体的承载能力。为了延长工程岩体的寿命和提高工程岩体的强度,岩土工程大量应用了锚杆加固技术,既提高岩体结构完整性,又能充分发挥岩体的自身承载能力。虽然锚杆加固技术应用于工程实践已有一个多世纪,但是对锚杆的锚固机理还没有完全搞清楚。本文通过试验对锚固裂隙岩体的裂隙演化和力学机制进行了系统的研究,研究成果如下:(1)依据研究内容,设计了可以精确预置裂隙和准确定位锚杆裂隙夹角的新型实验模具,通过材料配比实验选出实验所需要的偏脆性和偏延性的材料。(2)位移计和声发射系统监测显示,无锚固裂纹试件前后面无变形,左右侧面变形范围为3mm~10mm,加载开始到最终破坏,锚固裂隙试件的变形较非锚固提高了50%。相对非锚固试件,锚固岩体试件在残余强度段有较强的声发射信号,水泥砂浆声发射信号强度相对石膏较弱。(3)单轴压缩条件下,两种材料试件的应力-应变曲线呈双波峰特性,石膏锚固裂隙试样的抗压强度显著增强,其中β=60°时取得最小值,但是仍然为非锚固状态的1.92倍,水泥砂浆试样的抗压强度变化不大,甚至在β=30°时小于非锚固状态。石膏和水泥砂浆锚固裂隙试件的弹性模量和残余强度变化趋势相同,随着β角的增大先减小后增大,且在β=60°时值最小。(4)锚固裂隙试件和非锚固裂隙试件的翼裂纹最先起裂是一般规律,随着锚固控制面与裂隙的夹角β的增大,裂隙的起裂角度,先减小后增加。研究过程中定义了五种类型裂纹,它们起裂的先后顺序是;翼裂纹、反翼裂纹、次生共面裂纹、次生倾斜裂纹和远场裂纹。通过研究两种材料锚固裂纹试件单轴加载条件下裂隙的演化规律,总结了5种裂纹贯通模式。该论文有图95幅,表19个,参考文献130篇。
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