層狀巖體錨桿錨固系統(tǒng)荷載傳遞規(guī)律及其破壞模式研究項目摘要

層狀巖體具有各向異性、非均質(zhì)性等特殊的工程地質(zhì)屬性，以其作為工程載體，工程事故常易被引發(fā)；然而，目前針對這種特定地層條件下的錨固理論研究尚未開展，嚴重滯后于工程應用。本項目擬遵循室內(nèi)試驗、理論建模以及工程應用相結合的研究思路，以層狀巖體錨桿錨固系統(tǒng)為研究對象，開展錨固系統(tǒng)荷載傳遞與破壞機制研究；通過室內(nèi)拉拔試驗，揭示層狀地層條件下不同布設角度錨桿三相兩界面錨固系統(tǒng)的荷載傳遞特性及破壞特征；構建能反映巖體層狀結構特征、考慮系統(tǒng)多界面特性及錨桿布設角度影響的錨固力學模型，求解獲得系統(tǒng)各界面力學方程表達式，并結合系統(tǒng)應力分析，給出層狀巖體錨桿錨固系統(tǒng)破壞類型判別標準與拉拔極限荷載計算公式；結合工程實際，驗證理論模型的合理性。本項目皆在為層狀巖體錨桿錨固設計與計算、科學評價及優(yōu)化提供強有力的理論基礎和科學依據(jù)。

層狀巖體因其特殊工程地質(zhì)屬性，以其作為工程載體，極易引發(fā)工程事故。本項目緊密圍繞層狀巖體錨桿錨固系統(tǒng)荷載傳遞規(guī)律及其破壞機制兩計劃要點，通過系統(tǒng)的理論分析、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗與數(shù)值分析等研究手段，相互驗證推導層狀巖體錨桿及其極端特例缺陷錨桿錨固力學微分方程及其解析解，并給出迭代計算方法與求解步驟，揭示了層狀巖體錨桿錨固系統(tǒng)界面荷載傳遞機制；分析了錨桿剪應力分布類型、拉拔極限荷載大小及破壞特征之間的內(nèi)在關系，并給出了相關判別標準及取值方法；建立了包含層狀巖體地層在內(nèi)的錨桿錨固系統(tǒng)動力分析模型，給出了其動力控制方程的具體有限差分格式，并編程使其程序化。依托本項目發(fā)表學術論文5篇，其中SCI檢索3篇，EI收錄2篇；培養(yǎng)研究生7人次，其中博士3人次，碩士4人次；總體上完成了原定的研究目標，研究成果皆可為層狀巖體錨桿錨固技術提供強有力的理論基礎和科學依據(jù)。 2100433B

巖體破壞 failure of rock mass

巖塊壓碎、巖體結構改組和結構喪失聯(lián)結的現(xiàn)象。巖體破壞時力學作用方式和過程稱巖體破壞機理，它是研究巖體破壞的核心問題（見巖石和巖體）。

巖體破壞與巖體結構及環(huán)境應力（見巖體中應力）狀態(tài)密切相關。完整結構巖體在低的環(huán)境應力(地應力)條件下呈脆性的張破裂，在高的環(huán)境應力條件下呈柔性的剪破壞或塑性流動變形。

塊裂結構巖體的破壞主要是巖塊沿軟弱結構面滑動。其破壞機理和破壞判據(jù)正在研究中。板裂結構巖體的破壞以板的潰屈破壞為主。碎裂結構巖體破壞比較復雜，是晚近才認識到的破壞現(xiàn)象，在低的環(huán)境應力條件下，極大程度上受結構面發(fā)育狀況控制；在高的環(huán)境應力條件下結構面作用消失，其破壞機理類似完整結構巖體，主要受巖石性質(zhì)制約。

竹木錨固技術在夯筑土遺址加固中扮演著重要角色，然而相應的錨固系統(tǒng)傳力機理研究還未開展，成為新型錨固技術研發(fā)的瓶頸，嚴重制約土遺址保護學科的形成與發(fā)展。本項目以在夯筑土遺址加固中應用最為普遍和成熟的竹木錨桿錨固系統(tǒng)為研究對象，對兩種錨固系統(tǒng)的力學傳遞機理進行基礎性研究。具體內(nèi)容包括：室內(nèi)和現(xiàn)場拉拔測試分析受拉狀態(tài)下錨固系統(tǒng)中各界面的力學傳遞規(guī)律與特征；構建夯筑土遺址錨固系統(tǒng)力學傳遞模型，給出其方程表達式；篩選、優(yōu)化并確立科學合適的錨固系統(tǒng)數(shù)值模擬分析方法。本項目旨在揭示夯筑土遺址錨固系統(tǒng)中的力學傳遞機理，為錨固設計與計算、工藝優(yōu)化、桿體創(chuàng)新等奠定理論基礎，同時開拓土遺址錨固技術基礎理論研究和科學化運用的新局面。

不同結構的巖體，破壞時破壞機理不同，破壞類型也不同?；镜钠茐念愋凸灿?6種：①張破裂；②剪破壞；③結構體滾動；④結構體沿結構面滑動；⑤梁板潰屈和彎折破壞；⑥傾倒失穩(wěn)。完整結構巖體在低應力條件下呈脆性張破裂，在高應力條件下呈柔性剪破壞或塑性流動變形。塊裂結構巖體的破壞主要是巖塊沿軟弱結構面滑動。板裂結構巖體的破壞，常以板裂體潰屈彎折、巖塊沿結構面滑動以及傾倒失穩(wěn)為主。碎裂結構巖體的破壞比較復雜，在低應力條例下，極大程度上受結構面及結構體形狀控制，除結構體張破裂、沿結構面滑動以外，結構體滾動占有重要地位。在高應力條件下，結構面控制作用消失，其破壞作用機理與完整結構巖體基本相同，主要受巖石材料性質(zhì)控制。