全长粘结锚杆力学特性分析及参数反演

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锚杆支护技术是将锚杆杆件的一端锚固于岩土体内一定深度处,另一端与建筑物相连,以此把建筑的荷载传递给锚杆所锚固的岩土体中,同时保持岩土体和建筑物的稳定性。锚杆支护技术可以充分地发挥岩土体本身的强度,还可以减轻建筑物的自重,具有施工工艺简单、节省材料等优点。由于锚杆支护技术具有众多优点,因此已经被广泛地应用于实际工程中,然而关于锚杆锚固机理的研究至今仍未有一个较为统一的结论,本文主要通过理论分析、数值模拟、现场拉拔试验这三种方法系统性地对全长粘结锚杆拉拔受力全过程展开研究,主要内容包括以下几个方面:(1)基于经过伸缩变换的小波函数和反比例型函数的结合建立一种考虑锚杆初始剪切刚度和残余抗剪强度影响的锚固界面非线性本构模型,结合锚杆锚固段荷载传递微分方程和边界条件推导出均质岩土层中全长粘结锚杆锚固段内力分布。(2)考虑岩土层层状分布特征对锚杆锚固段荷载传递机理的影响,将本文建立的锚固界面非线性本构模型应用到层状岩土层中锚杆拉拔全过程的研究,推导出层状岩土层中锚杆锚固段内力分布。(3)通过fish语言将本文构造的锚固界面非线性本构模型导入FLAC 3D中,然后对均质和层状岩土层中的锚杆进行拉拔模拟。(4)分析锚固长度对锚杆荷载传递机理的影响,提出锚杆临界锚固长度的一种计算方法,并分析相关因素对锚杆临界锚固长度的影响。(5)基于本文提出的锚杆拉拔荷载—位移曲线公式,结合智能优化算法对现场拉拔试验实测数据进行参数反演,然后计算试验锚杆临界锚固长度。
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