锚杆拉拨力影响因素的数值试验研究

判断锚杆拉拔力的大小是锚固支护中的重要问题之一。它涉及到岩石、粘结剂和钢筋材料的性质以及在受力过程中材料之间的相互作用。尝试采用适用于进行非线性、非连续介质复杂机理研究的“岩石破裂过程分析”（RFPA）系统，用正交试验方法进行了一系列数值试验，对影响锚杆拉拔力的6个因素进行了分析研究，并与有关物理试验结果进行了对比，得出几点有参考意义的结论。     

公路路堑边坡锚杆拉拔力检测技术应用

本文以惠莞高速公路高边坡现场锚杆拉拔力检测试验为背景，介绍了锚杆（索）拉拔力检测试验的系统设置与试验步骤，综合了拉拔力试验与锚索应力监测，对锚杆施工质量及边坡加固效果进行了评价。     

拉丝过程的有限元模拟仿真探索

拉丝机是金属制造、材料加工业的关键设备之一,拉丝成型技术的应用十分广泛。为探知在拉拔过程中拉拔模锥角、摩擦系数和压下量与拉拔力的关系,采用有限元分析软件进行模拟试验,并对试验数据进行分析,并得出相关结论。     

GFRP筋及钢筋抗浮锚杆承载特性现场试验及荷载-位移模型

玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)锚杆是从非金属锚杆中发展出的新型复合材料锚杆,具有自重轻、抗拉强度高、造价低、抗腐蚀性能好、抗电磁干扰能力强等优点。基于某中风化花岗岩场地的GFRP筋及钢筋抗浮锚杆的破坏性拉拔试验,对抗浮锚杆在拉拔过程中锚杆杆体及锚固体的位移进行测量,分析了不同材质、不同锚固长度的抗浮锚杆的承载性能及杆体、锚固体相对滑移量的差异,对比不同荷载-位移模型并获得了最适宜岩石抗浮锚杆的荷载-位移模型。试验结果表明:在中风化花岗岩中,相同锚固长度下的GFRP抗浮锚杆比钢筋抗浮锚杆的破坏荷载增加13%~14%,GFRP抗浮锚杆更易发生杆体拔出破坏,锚固系统仍有残余承载力未发挥,使用GFRP锚杆代替钢筋锚杆具有可行性;与锚固长度为4.5 m的GFRP抗浮锚杆相比,锚固长度为6.5 m的锚杆杆体相对于锚固体的滑移量更大,增大GFRP抗浮锚杆的锚固长度可有效增加其相对滑移量,但提升钢筋抗浮锚杆的锚固长度对其破坏形态无明显影响;双曲线函数及幂函数荷载-位移曲线模型与实测值吻合度较差,指-幂函数曲线模型对本次试验锚杆的破坏荷载预测精度最高,曲线整体走势较一致。      

水泥基复合材料中纤维拉拔的变位约束细观力学模型

从细观尺度研究受拉水泥基复合材料中倾斜纤维的桥联行为,以分析承受轴向拉伸的随机各向分布纤维增强混凝土的力学性能。将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算有效描述受拉纤维混凝土的受力过程。给出了拉拔力、拉拔总功与裂纹张开位移和纤维倾斜角的函数关系。结果表明,增加纤维的倾斜角度会降低纤维的裂纹桥联力,拉拔力和拉拔总功的理论计算结果与试验结果有较好的一致性。      

基于改性锚固材料的化学锚栓锚固及破坏机理试验研究

本文进行4组12根基于改性锚固植筋材料化学锚栓的混凝土锚固拉拔力试验，通过对试验过程及现象观察、荷载作用的测定、破坏状态的分析，研究了化学锚栓锚固的受力性能与破坏机理。结合分析试验结果和总结前人研究成果，给出了混凝土化学锚栓锚固承载力计算公式，并对以后化学锚栓的工程应用和设计提出了一些建设性的建议。     

基于裸光纤光栅传感技术GFRP抗浮锚杆荷载传递机制的原位试验研究

基于3根全螺纹GFRP抗浮锚杆现场拉拔破坏性试验,成功地将植入式裸光纤光栅传感技术应用于抗浮锚杆拉拔试验中,研究了全长黏结GFRP抗浮锚杆在各级荷载作用下的承载特性、荷载传递特征及破坏机制。研究表明:植入式裸光纤光栅传感技术有其独特的优越性,不会对锚杆自身造成损伤;GFRP抗浮锚杆破坏以杆体基体材料剪切破坏为主,锚固长度为5.0 m,ϕ28 mm锚杆极限抗拔承载力为400 kN,能够满足工程需求;锚杆的轴向应力主要集中在距孔口约3.0 m的区域,且随着锚固深度的增加迅速衰减;剪应力峰值出现在距离孔口以下约0.8 m的位置,随着荷载的增加,剪应力曲线的峰值逐渐增大并向深部移动。在此基础上,进一步分析论证了GFRP抗浮锚杆的破坏机制,为GFRP抗浮锚杆的工程应用提供了理论依据。     

基于Deform和响应曲面法的钢丝拉拔工艺优化

目的对钢丝拉拔过程的成形质量和拉拔力同时进行优化。方法通过Deform-3D软件建立钢丝拉拔第一道次的有限元分析模型,并验证其可靠性。结合建立的有限元模型,采用正交试验设计,寻找钢丝拉拔过程的显著性影响因素,再以显著性因素为变量,以成形质量指标(文中定义为不均匀系数N)和拉拔力P为响应,建立响应曲面模型,对工艺参数进行优化。结果通过正交试验设计分析发现,模具半锥角和压缩率既是不均匀系数N的显著性影响因素,又是拉拔力P的显著性影响因素;通过分析建立的响应曲面模型发现,单独优化一个指标时,会劣化另一个指标,综合考虑两个指标,得到的较优的工艺参数为模具半锥角5°,压缩率17.65%,此时不均匀系数N为0.247,拉拔力P为2593.77N。结论经过验证,建立的有限元模型和响应曲面模型均具有可靠性,可用于钢丝拉拔工艺的研究和优化。     

锚杆拉拔仪示值误差测得值不确定度评定

本文对锚杆拉拔仪示值误差测得值不确定度评定进行描述和分析,以利于锚杆拉拔仪测量值的评定与表示。     

膨胀螺栓与混凝土拉拔力的测试和分析

叙述了膨胀螺栓与混凝土拉拔力的设计准则和试验方法,并对影响拉拔性能的因素进行了分析和评价。     

共面双裂隙类岩石材料抗拉强度试验研究

研究裂隙充填下岩石的力学特性对确保裂隙岩体的稳定性具有重要意义。该文首先配制了不同裂隙倾角下充填与非充填共面双裂隙巴西圆盘类岩石试样，然后在DNS 300岩石伺服机上进行巴西劈裂试验。基于试验结果，分析了裂隙倾角及裂隙充填与否对试样抗拉强度的影响，并结合其声发射特征和数字散斑系统对试样的裂纹扩展过程进行分析。结果表明:相比非充填试样，裂隙充填一定程度上增加了试样的完整性，使其抗拉强度有所增加；无论试样裂隙充填与否，其抗拉强度都受裂隙倾角的影响，随着裂隙倾角的增加，充填与非充填试样的抗拉强度逐渐呈现下降趋势；裂隙倾角在15°以内和为90°时，裂隙充填与否对试样的破裂模式基本没有影响；而裂隙倾角介于30°和75°之间时对其破裂模式影响较大，且随着裂隙倾角的增加，在形态上充填与非充填试样的破裂模式都由拉张裂纹向翼裂纹转变。     

华南风化花岗岩劈拉断裂行为的试验与细观模拟研究

为研究不同风化程度花岗岩在劈拉受载下的破损行为,该文对广东从化地区新鲜、微风化、中风化三种风化程度的花岗岩进行微观特征测量及巴西圆盘试验研究。分别基于考虑空间相关特征的随机模型和数字图像技术两种方法实现对岩样细观结构的表征,结合细观参数反演技术,建立反映岩石细观非均质组构特性的颗粒离散元模型,对花岗岩劈拉试验进行数值仿真试验研究。结果表明,随着风化级别的提高,花岗岩中粘结力较强的长石等矿物向粘土矿物转化,结晶强度降低,微孔隙等软弱结构增多,岩石宏观力学性能不断劣化,劈拉破坏由单一裂纹主导转为多条分叉状裂纹,岩样脆性也逐渐减弱。基于两种方法建立的细观随机力学模型仿真结果均表明岩样的劈拉强度随风化级别的提高逐渐降低,与试验结果变化趋势相符,分析得到不同风化花岗岩的劈拉破裂响应特征与试验结果一致,且从细观层面对花岗岩样受劈拉作用的渐进破裂响应提供了深入认识。     

层状岩石细观构造表征及劈拉受载各向异性行为研究

层状岩石结构内部矿物之间的定向排列与胶结作用形成不同构造方向的细观结构,使岩石变形破裂及其力学性能存在明显的各向异性。该文以板岩为研究对象,通过构建空间相关函数,建立可表征不同片理方向的岩石细观颗粒离散元模型。基于细观力学参数反演,针对不同片理角度（θ）的巴西劈裂试验开展数值仿真分析,对板岩的各向异性行为进行了研究。结果表明,由于岩石受内部片理构造的影响,在劈拉荷载作用下,呈现三种破坏模式,当θ ≤ 30°时主要发生矿物颗粒之间的拉伸破坏,当θ=45°~75°时为剪切与拉伸共同作用产生的破坏,当θ >75°时为沿着片理面的拉伸破坏;岩样破坏所耗能量及劈拉强度随片理角度的增大而逐渐降低。该文提出的方法能较好地模拟层状岩石的各向异性力学特征及变形破裂规律,与试验结果表现出良好的一致性。     

用三维离散元实现混凝土Ⅰ型断裂模拟

为了进行从连续介质到非连续介质转化的数值模拟,实现结构破坏全过程的仿真分析,本文基于三维变形体离散元法,分别采用弥散的旋转裂缝模型和分离裂缝模型分析了混凝土、岩石等准脆性材料的受拉开裂行为。通过单轴拉伸算例和对比三点弯梁试验的数值计算与试验结果,说明在确定的断裂能情况下,两种断裂模型均能够合理预测结构的荷载位移响应;并且基于离散单元法的分离裂缝模型不仅可以获得裂缝开裂过程荷载位移全曲线,而且可以实现系统部分或完全失效溃决过程的仿真分析。     

钻孔爆破中环向裂纹形成机理的研究

通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法 ,得到了内爆炸荷载作用下柱形空腔周围弹性岩体介质中的动应力场。研究了爆炸载荷动态卸载对介质中应力分布的影响 ,发现爆炸荷载卸载过程中柱形空腔周围径向应力会由压转拉 ,该径向拉应力导致了钻孔爆破中环向裂纹的形成。此外 ,利用动态卸载效应理论对爆破工程实践中观察到的一些现象作了合理的解释     

钻孔爆破中环向裂纹形成机理的研究

通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演方法 ,得到了内爆炸荷载作用下柱形空腔周围弹性岩体介质中的动应力场。研究了爆炸载荷动态卸载对介质中应力分布的影响 ,发现爆炸荷载卸载过程中柱形空腔周围径向应力会由压转拉 ,该径向拉应力导致了钻孔爆破中环向裂纹的形成。此外 ,利用动态卸载效应理论对爆破工程实践中观察到的一些现象作了合理的解释     

Testing of anchorages in concrete under dynamic tensile loading

The tensile dynamic behaviour of anchors in concrete has been experimentally investigated by employing Hopkinson bar techniques. Dynamic pull-out tests with two anchor size diameters have been performed, concrete cone breakout failure has been predominantly induced, and full force-displacement curves have been obtained. The test results show that properly post-installed anchors can achieve the same load bearing capacity as the cast-in-place ones. It has also been verified that the three different types of anchors tested (with chemical adhesive, undercut, and headed studs) can develop comparable failure loads under similar embedment depths. Test results have demonstrated that force-displacement diagrams for dynamic loading tend in general to lie well above the corresponding static ones, i.e. additional ductility is available. Comparisons with predictions from design formulae have been conducted.     

Splitting failure in brittle rocks containing pre-existing flaws under uniaxial compression

Splitting failure of rock specimen containing pre-existing crack-like flaws under compression is numerically investigated using Rock Failure Process Analysis (RFPA^2D). Crack growth from single, triple and multi-crack-like flaws contained in numerical specimens are studied. The analysis of parameters, such as angle and length of the flaws, specimen width and the arrangement of flaw locations, is conducted to examine its influence on the growth and coalescence behaviour. Flaw length, flaw location and stress interaction between the nearby flaws are found to be important factors affecting the behaviour of crack initiation, propagation and coalescence.