基于完整錨桿系統(tǒng)動力響應(yīng)的圍巖質(zhì)量識別研究.pdf

1、完整錨桿－圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，簡稱完整錨桿系統(tǒng)，是實際工程中錨桿錨固系統(tǒng)的理想化模型。它是由完整的錨桿桿體、完整的錨固介質(zhì)（水泥砂漿）以及未經(jīng)擾動的圍巖組成的有機體系。在描述錨桿受到瞬態(tài)縱向荷載作用的數(shù)學(xué)力學(xué)模型中，將錨固介質(zhì)與圍巖對錨桿體的作用簡化為沿桿長均勻分布的桿側(cè)剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)，以及均勻分布在桿底的剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)（簡稱錨桿系統(tǒng)的動力參數(shù)）。它們不僅是表征錨桿錨固質(zhì)量的重要指標，而且從錨桿系統(tǒng)動力參數(shù)的變化中能夠體現(xiàn)錨桿所在圍巖

2、的物理參數(shù)的變化。因此，建立圍巖物理參數(shù)與完整錨桿系統(tǒng)動力參數(shù)的映射關(guān)系，一方面能將完整錨桿系統(tǒng)動力參數(shù)的取值作為同等圍巖級別時缺陷錨桿動力參數(shù)的對比依據(jù)，進而識別缺陷錨桿的缺陷位置與缺陷程度。另一方面，通過完整錨桿系統(tǒng)動力參數(shù)所對應(yīng)的圍巖物理參數(shù)的識別，能夠體現(xiàn)出錨桿所在圍巖性狀發(fā)生的變化。由于在錨桿的長期服役過程中，錨桿所在圍巖可能受到自然或人為的擾動，作為錨桿系統(tǒng)的有機組成部分的圍巖的健康與否關(guān)系到整個錨桿系統(tǒng)的健康，因此通過完整

3、錨桿動力響應(yīng)對圍巖質(zhì)量進行識別，是錨桿系統(tǒng)長期健康診斷的重要手段。 本文從完整錨桿－圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的縱向動力響應(yīng)理論入手，研究不同圍巖類別時錨桿縱向振動速度響應(yīng)曲線的變化規(guī)律。其次，采用均勻設(shè)計方法對模擬完整錨桿系統(tǒng)縱向動力響應(yīng)的有限元數(shù)值試驗進行試驗設(shè)計。通過有限元數(shù)值模擬試驗得到不同的圍巖物理力學(xué)參數(shù)、錨桿直徑以及瑞利阻尼系數(shù)對應(yīng)的錨桿桿頂速度響應(yīng)曲線。通過對桿頂速度響應(yīng)曲線的反演得到相應(yīng)的完整錨桿系統(tǒng)動力參數(shù)。將動力參數(shù)與圍