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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