浅谈碎裂结构岩体路堑边坡锚固机理分析及其应用研究

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1、重庆大学博士学位论文碎裂结构岩体路堑边坡锚固机理分析及其应用研究姓名：唐树名申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：邓安福20031106中文摘要摘要等厚层状碎裂结构岩体是工程中最常见的一种碎裂岩体结构，这种岩体结构边坡的加固技术是工程技术人员最难把握的。锚作为一种原位岩体加固方法，自诞生之日起即获得广泛应用，经几十年的研究和工程实践，被国内外岩土工程界公认为是直接加固岩体的最具发展前途的方法。本文对等厚层状碎裂结构岩体路堑边坡的锚固及其应用技术展开了研究，研究内容涉及了边坡变形破坏机理、稳定性评价方法、锚固机理、锚固设计计算方法和锚固格子梁坡面结构等，研究手段采

2、用了模型试验、解析计算、流形元及有限元数值分析和工程实例设计及监测等。通过比较全面系统的研究，本文获得的主要成果及结论如下：(1)模型试验结果发现，碎裂结构岩体路堑边坡破坏包括浅层破坏和深层破坏，无论加锚与否，离开坡面一定距离后碎裂结构岩体路堑边坡变形是连续的，呈现出似均质岩体特征，因此可用似均质岩体稳定性计算方法分析碎裂结构岩体路堑边坡的整体稳定性。(2)研究提出了加锚后碎裂结构岩体路堑边坡将形成三个变形区：直接压缩区、剪切变形区、连续变形区。引入相关假设后导出了锚力作用形成的直接压缩区计算深度解析式。(3)提出主动锚和被动锚联合治理碎裂结构岩体路堑边坡的观点，并

3、提出主动锚治理边坡的深层破坏，其长度由似均质岩体稳定性计算获得的边坡破裂面位置决定，被动锚治理边坡的浅层破坏，其长度由锚力作用形成的直接压缩区深度决定。(4)研究发现加锚后碎裂结构岩体路堑边坡破裂面会向边坡深部发展，这对锚的非锚固段超过滑裂面长度有影响。研究结果表明，锚的非锚固段超过滑裂面长度可用Hobst经验公式估算。(S)边坡锚周的断裂力学研究结果表明：在裂纹尖端施加锚固力效果最好，锚固效果随锚间距的减小呈非线性增加。引入相关假设后导出了锚间距的断裂力学解析计算式。(6)采用流形元和ANSYS分析了边坡锚固机理，结果表明边坡加锚后可减小边坡岩土体位移、均化边坡锚

4、固区内的应力分布梯度，有利于边坡稳定。(7)研究并首次提出边坡稳定性极限平衡分析时锚作用力简化的“三类条块法”。研究认为路堑边坡安全系数取值应与计算方法相联系，提出了与计算方法相重庆大学博士学位论文联系的安全系数取值建议。(8)研究表明边坡锚固格子梁可采用弹性地基上的自由梁计算。关键词：碎裂结构岩体，路堑边坡，锚，变形区，断裂力学，流形元，锚力简化，格子梁Ⅱ英文摘要ABSTRACTThelayereddisintegraterockmassisthemostpopulardisintegratedrockmassandthiskindofrockmassslope’

5、Sreinforcedtechnologyisthemostdifficultingeotechnicalengineering．Asallin-siterockmassreinforcedmethod，anchorhasbeenusedcomprehensivelyaftercreationanditistakenforthemostpromisingmethodthatCallreinforcetherockmassdirectlybythenationalandoverseasengineers．Pointedtothelayereddisintegrater

6、ockmasscutting-slope’Sreinforcedtechnology,thecorrespondinginvestigationisproceededinthedissertation．Theinvestigationcontentsinvolveslopedeformationandfailuremechanism，stabilityevaluationmethod，anchormechanism，designandcomputemethod，anchor鲥dbeamslopesurfacestructureetc．吼eresearchmeansi

7、ncludemodeltest，analyticalcomputation，manifoldelementmethod，FEMnumericalanalysis，fieldengineeringdesignexampleandfieldmonitoringetc．Accordingabovecomprehensiveandsystemicresearch，themainresultsandconclusionsofthedissertationareasfollows：(1)Modeltestshowsthatthefailuresofthedisintegra