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地下工程中,锚固工程的长期性能和长期稳定方面的研究引起了众多研究者的重视,由岩体和支护结构本身的流变特性给硐室开挖后的支护结构的有效性和安全性能造成较大的影响和不安全因素。因此研究锚杆-围岩在耦合作用下的长期流变力学规律,是评价锚固工程安全性、优化支护设计的理论基础。 本文旨在考虑锚固工程中的锚杆-围岩耦合相互作用,并假设当锚杆与围岩都为粘弹性材料时,对横断面为圆形的隧洞支护工程的长期力学规律进行了深入细致分析的研究,阐明了当锚杆和围岩皆为粘弹性材料时,锚固工程结构的力学状态随时间的变化机理及规律,研究取得了主要成果如下: 1.端锚式锚杆-围岩耦合流变作用机理研究模型锚杆视为一维流变材料,围岩视为三维流变材料;根据锚杆-围岩之间的相互作用力特点,参考目前主要锚杆-围岩耦合作用基本力学模型,采用“分布力”模型作为端锚式锚杆-围岩耦合流变的基本力学模型,并阐明了端锚式锚杆与圆形隧洞之间的相互作用力机理。 2.端锚式锚杆-围岩耦合流变解析模型研究在“分布力”模型建立的基础上,求解出当锚杆与围岩都采用粘弹性本构模型时的解析解。而粘弹性问题的求解根据弹性—粘弹性相应原理进行,通过Laplace变化和逆变换对问题进行求解。在得到解析解的基础上又通过具体工况计算实例进了参数化分析和讨论。 3.端锚式锚杆-围岩耦合流变数值模拟与分析利用通用有限差分软件FLAC3D,通过二次开发对端锚式锚杆-围岩耦合流变基本模型进行数值模拟和分析,与解析解相对比分析对端锚式锚杆围岩耦合流变基本模型进行分析和总结。