第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 锚固技术发展历程 2
1.2.1 国外锚固技术 2
1.2.2 国内锚固技术 3
1.3 锚固岩体基本力学特性研究现状 4
1.4 锚固界面力学传递机理研究进展 5
1.4.1 界面剪应力均匀分布理论 5
1.4.2 界面剪应力幂函数分布理论 6
1.4.3 界面剪应力“中性点”分布理论 6
1.4.4 界面剪应力Mindlin分布理论 7
1.5 锚固支护理论研究关键科学问题 8
1.6 研究内容与研究方法 10
1.6.1 研究内容 10
1.6.2 研究方法 11
第2章 加锚体配制及基本力学特性试验 13
2.1 加锚体配制 13
2.1.1 加锚材料选择 13
2.1.2 加锚参数确定 14
2.1.3 试件制作 14
2.2 加锚体基本特性力学试验 16
2.2.1 试验设备 16
2.2.2 加锚体抗拉强度试验 17
2.2.3 加锚体抗压强度试验 20
2.2.4 加锚体抗剪强度试验 22
2.2.5 加锚体抗弯强度试验 25
2.3 锚固岩石力学性能强化机理 30
2.3.1 锚杆对岩石抗拉特性强化作用 30
2.3.2 锚杆对岩石抗压特性强化作用 33
2.3.3 锚杆对岩石抗剪特性强化作用 35
2.3.4 锚杆及钢带对岩石抗弯特性强化作用 38
2.4 锚固岩层稳定性控制机理 44
2.4.1 锚杆阻止岩层离层产生及扩展作用 44
2.4.2 锚杆－钢带组合对岩层增韧作用 49
2.4.3 锚杆对岩层增强作用 51
第3章 加锚体流变力学试验及锚固控制机制分析 53
3.1 高应力软岩工程特性分析 53
3.2 典型软岩蠕变特性试验 55
3.2.1 软岩常规力学性能测试 55
3.2.2 蠕变试验方案 55
3.2.3 红砂岩蠕变试验 56
3.2.4 粉砂岩蠕变试验 60
3.2.5 软岩蠕变特性分析 63
3.2.6 软岩蠕变硬化－损伤机制 63
3.3 加锚体蠕变特性试验 69
3.3.1 加锚体配制 69
3.3.2 加锚体蠕变试验 71
3.3.3 加锚体蠕变特性分析 74
3.4 岩石流变锚固控制机制 75
3.4.1 岩石流变模型 75
3.4.2 加锚体流变控制机制 78
第4章 锚固流变本构模型FLAC软件二次开发 87
4.1 FLAC本构模型二次开发 87
4.1.1 FLAC有限差分计算原理 87
4.1.2 开发环境 88
4.1.3 编译关键技术问题 89
4.2 黏弹锚固模型FLAC二次开发及应用 91
4.2.1 蠕变三维本构模型 91
4.2.2 蠕变差分方程 95
4.2.3 加锚广义开尔文体的程序流程 100
4.2.4 深部围岩的锚固支护模拟研究 100
4.3 黏弹塑锚固模型FLAC二次开发及应用 105
4.3.1 黏弹塑锚固模型建立 105
4.3.2 本构模型的差分形式 106
4.3.3 BK-MC开发流程 108
4.3.4 算例验证 109
4.3.5 深部巷道围岩稳定性模拟研究 109
4.4 损伤流变锚固模型FLAC二次开发及应用 114
4.4.1 损伤演化方程 114
4.4.2 非线性BKS损伤蠕变模型及其数值模拟实现 115
4.4.3 深部锚固支护巷道破坏模拟研究 116
第5章 锚固结构拉拔试验及界面应力分布规律 120
5.1 基于弹性模型锚固段应力理论分析 120
5.1.1 Mindlin基本解 120
5.1.2 模型条件 121
5.1.3 理论解推导 121
5.1.4 算例分析 123
5.2 锚固结构拉拔试验 124
5.2.1 试验系统研制 124
5.2.2 锚固结构制备 126
5.2.3 试验方案 129
5.2.4 锚固结构破坏类型 130
5.3 界面应力分布规律 132
5.3.1 拉拔试验界面应力计算方法 132
5.3.2 第一界面应力分布规律 133
5.3.3 第二界面应力分布规律 134
5.3.4 单测试界面模型流变试验结果 135
5.3.5 双测试界面模型流变试验结果 136
5.3.6 界面应力轴向传递机理分析 139
5.4 界面应力分布影响因素模拟分析 140
5.4.1 颗粒流简介 140
5.4.2 锚固结构拉拔颗粒流模型建立 143
5.4.3 锚固结构破坏过程 144
5.4.4 锚杆和锚固剂参数对应力分布影响 146
5.4.5 锚杆拉拔速度对应力分布的影响 147
第6章 锚固结构推出试验及变形场演化规律 151
6.1 锚固结构数字散斑试验 151
6.1.1 数字散斑相关方法 151
6.1.2 锚固模型制备 153
6.1.3 试验方案 155
6.2 锚固结构变形场演化规律 156
6.2.1 黏弹阶段 157
6.2.2 黏脱阶段 157
6.2.3 失稳阶段 158
6.3 锚固结构变形场蠕变规律 159
6.4 锚固结构推出试验模拟分析 161
6.4.1 锚固结构推出模型颗粒流模拟 161
6.4.2 数值模拟试验结果分析 163
第7章 基于进化算法锚固结构滑移预测研究 165
7.1 遗传规划进化原理 165
7.2 遗传规划模型识别系统开发 167
7.2.1 树状结构表达的程序设计 167
7.2.2 基于Visual C＋＋平台的模型识别系统实现 167
7.3 锚固系统蠕变滑移特征分析 169
7.4 锚固系统蠕变滑移模型识别及预测 170
第8章 全书结论 174
8.1 主要结论 174
8.2 创新点 176
参考文献 177