锚固充填节理剪切试验与数值模拟研究

为探究充填物厚度和锚固结构联合作用对节理岩体剪切特性的影响,开展室内剪切试验和离散元数值模拟研究。首先制备类岩石材料节理试件进行室内剪切试验,结果表明,锚固结构在破坏前可显著提高节理岩体试件的峰值剪应力;随着充填物厚度增大,节理岩体试件的峰值剪应力减小,而锚杆的极限剪切位移会增大。建立不同充填物厚度的锚固充填节理数值模型,通过数值模拟进一步分析法向应力与锚固结构对剪切位移、峰值剪应力、法向位移、细观裂纹的影响。宏观结果表明法向应力越小,法向位移越大即剪胀越明显,且加锚试件的法向位移会高于无锚试样。细观结果则显示出试样的总裂纹数量随法向应力的增大而增大,且加锚试样的总裂纹数量明显高于无锚杆试样。

新型缩管式恒阻大变形锚索动静力学特性及工程应用研究

深部高应力带来的围岩大变形问题给工程安全带来极大挑战,传统锚索由于无法适应围岩大变形而容易破坏失效。根据钢管挤压变形原理,提出一种新型缩管式高强恒阻大变形锚索,充分利用金属材料塑性挤压变形特性,具有阻力稳定、可控性高和吸能效果好等优点。利用万能试验机、锚索拉伸试验系统和落锤冲击试验系统,研究新型锚索的动/静力学特性。试验结果表明:(1)静力条件下新型锚索可提供恒定的工作阻力367 kN,允许变形量最大可达694 mm;(2)抗冲击过程中,缩管式恒阻大变形锚索吸能效果良好,缓冲力保持稳定,单次冲击吸能量最大可达103 kJ。在典型的软岩大变形隧道—渭武高速木寨岭隧道进行工程应用,结果表明,新型锚索能够在允许较大变形量的同时提供较高的支护阻力,安装方便,不干扰现场施工,为解决深部工程中的大变形问题提供新方案。