项目名称: 偶应力理论下裂隙岩体三维裂隙扩展和锚杆加固止裂机理以及尺度效应研究

项目编号: No.51279095

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 水利工程

项目作者: 张敦福

作者单位: 山东大学

项目金额: 82万元

中文摘要: 本课题研究偶应力理论下裂隙岩体三维裂隙扩展和锚杆加固止裂机理及尺度效应。拟将偶应力理论与无网格法、自然单元法和有限元方法等结合起来,建立裂隙扩展和锚杆加固止裂的偶应力理论数值算法,并利用声发射技术、高速摄影技术等手段,研究复杂应力状态下加锚裂隙岩体的裂隙扩展规律和锚杆与裂隙岩体协调变形与应力传递机理,以及裂隙的不同存在形式和锚杆作用部位对裂隙扩展的止裂作用和锚固效果的影响,揭示岩石三维裂纹扩展机制和失效过程及锚杆加固止裂作用,以控制裂纹失稳扩展及其造成的岩桥贯通和岩体破坏。将偶应力理论数值模拟结果分别与经典理论结果和试验结果进行对比,研究偶应力对整个应力场和位移场、局部断裂损伤、裂隙初始破裂、锚杆止裂作用和锚固效果、岩体失效强度的影响以及尺度效应,揭示偶应力理论下裂隙岩体裂隙扩展和锚杆加固止裂机理。该课题研究成果可以直接为裂隙岩体稳定性评价、节理岩体的科学锚固方案提供理论基础和分析工具。

中文关键词: 三维裂纹;类岩石材料;无网格方法;偶应力理论;尺度效应

英文摘要: This research is about 3D crack propagation and mechanism of halted crack growth by anchorage and scale effect for fractured rockmass by couple stress theory. The couple stress theory will be combined with meshless method and natural element method and the finite element method to build numerical algorithm of couple stress theory for crack propagation and mechanism of halted crack growth by anchorage. The acoustic emission and high speed photographic technique will be also adopted. Crack propagation rules of the anchored fissured rockmass and deformation compatibility and stress transfer mechanism of anchor bolt and fractured rockmass are researched in complex stress state. The effect of the different crack forms and bolt action site on the halted crack growth by anchorage and anchoring effect are studied. 3D crack propagation mechanism and failure process and halted crack growth by anchorage are presented. Unstable crack growth and the caused rock bridge failure and rockmass damage will be controlled. The result of numerical simulation of couple stress theory is compared with classical theory and experimental results. The effect of couple stress on whole stress field and displacement field, local fracture damage, initial crack rupture, halted crack growth by anchorage, anchoring effect, rockmass failure strengt

英文关键词: Three dimensional crack;Rock like materials;Meshless method;Couple stresses theory;Scale effect

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