基于土层锚固体界面细观力学实验的应力传递机理研究

摘要

岩土锚固技术随着土建行业迅速发展，成为保护工程稳定的中流砥柱，锚固技术在岩石中的研究取得很大的成就，从整体到局部的研究层出不穷，形成了一套理论与实验相结合的方法。锚固技术在岩石中的研究取得很大的成就，但是土层锚固体界面特征、应力传递机理的研究相对滞后。建立一种方法能够定量地描述不同影响因素条件下锚固体界面特征，通过数字散斑相关方法实验得到土层锚固体界面位移、应变发展规律，建立界面单元通过数值模拟与实验对比，得出土层锚固体荷载传递规律；
　　从土体与锚固体之间的接触界面入手，用分形几何的方法对锚固体土体的界面进行测量计算，对分形方法进行归纳，选取适用于描述土层锚固体界面特征的方法，对界面分形特征进行总结，并得出其分形维数。运用W-M函数将分形维数直接生成二维曲线，并将曲线导入ANSYS对界面进行数值模拟研究，并为界面单元的生成做铺垫；
　　运用数字散斑相关方法进行相似模拟实验研究，设计轴对称可视化的实验模型。结合数字散斑相关方法，测得锚固体与周边土体随着荷载增大的位移和应变演化过程，找出土体锚固体界面位移、应变发展规律，为岩土工程实验提供了一种新的思路；
　　结合土层锚固体分形特征与散斑实验得到的应变场位移场，根据实验成果，采用与Coulomb屈服条件相关联的流动法则建立了锚固体界面层的本构关系，并由此导出了锚固体在拉拔荷载条件下的轴力和剪应力分布的表达式，根据表达式将影响剪应力分布的因素展开分析；
　　根据分形特征实验以及数字散斑相似模拟实验建立土层锚固体界面单元，该单元符合摩擦型材料具有的剪胀、滑移、变形的性质。将土层锚固体界面单元应用于数值模拟，与实验所得到的数据进行比对分析，得出土层锚固体荷载传递规律。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 土层锚固研究的国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容和技术路线

2 土层锚固体界面特征研究

2.1 引言

2.2 土层锚固体界面分形特征试验

2.3 土层锚固体分形测量及分形维数计算

2.4 基于分形理论界面本构数值模拟

3 基于数字散斑土层锚固体界面细观力学试验研究

3.1 数字散斑相关方法

3.2 试验方案及实施过程

3.3 试验数据处理及成果

4 土层锚固体界面本构关系研究

4.1 土层锚固体界面本构关系推导

4.2 土层锚固体应力分布影响因素分析

5 土层锚固体界面单元的建立与应用

5.1 土层锚固体界面单元的建立

5.2 土层锚固体界面单元的应用

6 结论与展望

6.1 本文主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果及学习经历

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