岩体—锚杆支护系统复合材料性质数值仿真模拟研究与分析

摘要

该文在现有的锚杆支护理论和数值分析方法基础上,将岩体—锚杆支护系统看成一种由岩体(基体)、锚杆(增强材料)和砂浆(粘结材料)组成的复合材料.理论上,利用复合材料力学的方法和观点建立了锚杆加固岩体的细观力学等效模型,并将锚杆的圆形截面简化为矩形截面进行计算,确定了这种复合材料的等效弹性常数.建立岩体一锚杆支护系统复合增强材料的宏观力学性质与其组分材料性能及细观结构之间的定量关系,可以从整体上评价这种支护复合材料的加固增强效果.数值分析中,在大型有限元软件包ANSYS的基础上利用APDL参数化设计语言进行二次开发编写了计算程序,选取岩体一锚杆复合材料单元体,在计算机上进行了虚拟试验研究,主要是通过模拟实验室加载条件对单元体的单轴和三轴试验,得到了岩体锚一杆复合材料的等效应力应变关系和等效强度常数,与解析计算结果进行了比较,基本吻合.这也说明了第三章中的岩体锚杆复合材料理论模型的合理性.结果表明,锚杆加固岩体的力学性能较未加固前有较大的改善.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2岩体锚杆支护国内外研究现状

1.2.1岩土工程锚杆支护历史

1.2.2支护结构类型

1.2.3岩体锚杆支护系统研究的发展现状及问题的提出

1.3本文的研究方法及所作的主要工作

1.3.1本课题研究的目的、意义

1.3.2本文将采用的研究方法及所做的主要工作

1.4课题来源 高等学校骨干教师资助计划项目

第二章岩土工程数值分析方法

2.1概述

2.2解决岩土工程问题常用的数值方法

2.2.1有限单元法

2.2.2边界元法

2.2.3离散单元法

2.2.4块体理论

2.2.5有限差分法

2.3 ANSYS简介

第三章岩体—锚杆支护系统细观力学等效模型

3.1锚杆加固复合岩体细观力学等效模型

3.2复合工程常数的确定

3.3本章小结

第四章岩体—锚杆支护系统虚拟试验研究

4.1本构模型

4.2岩体和锚杆力学性质参数选取

4.2.1岩体力学参数选取

4.2.2锚杆参数的选取

4.3岩体锚杆复合材料虚拟单轴压缩试验

4.3.1单根锚杆加固单元体的虚拟单轴试验

4.3.2多根锚杆加固单元体的虚拟单轴试验

4.4常规三轴压缩试验

4.4.1单根锚杆加固单元体的虚拟三轴试验

4.4.2多根锚杆加固单元体的虚拟三轴试验

4.4.3不同级别岩体的三轴试验

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录

致谢