基于Mindlin解的岩石锚杆群锚效应研究

摘要

岩石锚杆在岩土工程中有着非常广泛的应用。地下岩土加固工程，各类边坡治理工程，各种构筑物基础的加固工程等都在大量使用这种锚杆。目前对于岩石锚杆承载力的研究主要集中在锚杆与砂浆体、砂浆体与围岩体界面上的应力和应变状态，取得了丰富的成果。但是对于岩石锚杆群锚效应对围岩体中的应力应变状态的研究却比较少，相关的文献也有限。
　　目前普遍认为锚杆剪应力的传递是通过围岩体中的一个圆锥体或圆锥台的区域传递的。这主要是从一系列荷载破坏实验中围岩破裂面的形状中得到的直观印象，目前尚没有可靠的理论依据。通过应力叠加研究群锚效应的文献大都是以这个假定为基础。在大量阅读和综合分析国内外已有相关文献的基础上，本文对岩石锚杆周围岩体内的应力状态进行了一次初步研究。利用半无限弹性体中一点垂直于半无限平面的集中力对半无限弹性体中任何一点的Mindlin解，采用本文提出的基于Mindlin解的简化锚固段剪应力分布模型，根据应力叠加原理，给出锚杆围岩体中任一点处的附加剪应力。通过计算相邻锚杆对中心锚杆的附加剪力来研究群锚中单根锚杆承载力的折减，并以此为基础提出了一种基于附加剪应力的的岩石锚杆群锚效应计算方法。后又通过FLAC3D程序进行数值模拟分析，对提出的理论进行验证。最后将提出的理论应用到一个锚杆挡墙的工程实例中，体现了该方法的实用价值。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 岩石锚杆的失效原因及失效模式

1.3 问题的提出

1.4 本文的研究内容及其思路

1.5本文的研究意义

2 岩石锚杆的作用机理研究

2.1 锚杆的作用力对锚固体力学性质的影响

2.2 锚杆锚固力影响因素分析

2.3 锚杆锚固段剪应力分布模型

2.4 锚杆有效锚固长度的确定

2.5 锚杆的变形计算模型

2.6 本章小结

3 考虑群锚效应的岩石锚杆承载力计算方法

3.1 群锚中单根锚杆的承载力

3.2 受相邻锚杆影响的中心锚杆上的附加剪应力

3.3 锚杆承载力的群锚效应降低系数

3.4 群锚效应降低系数ψ的参数分析

3.5 本章小结

4 群锚效应的数值模拟分析

4.1 引言

4.2 程序介绍

4.3 数值计算模型的建立

4.4数值计算结果及分析

4.5 本章小结

5 工程实例及工程实用设计方法

5.1 工程概况

5.2 原边坡治理

5.3 考虑群锚效应的锚杆设计

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续研究工作展望

致谢

参考文献