基于完整錨桿系統(tǒng)動力響應的圍巖質量識別研究.pdf

1、完整錨桿－圍巖結構系統(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（水泥砂漿）以及未經擾動的圍巖組成的有機體系。在描述錨桿受到瞬態(tài)縱向荷載作用的數學力學模型中，將錨固介質與圍巖對錨桿體的作用簡化為沿桿長均勻分布的桿側剛度系數與阻尼系數，以及均勻分布在桿底的剛度系數與阻尼系數（簡稱錨桿系統(tǒng)的動力參數）。它們不僅是表征錨桿錨固質量的重要指標，而且從錨桿系統(tǒng)動力參數的變化中能夠體現錨桿所在圍巖

2、的物理參數的變化。因此，建立圍巖物理參數與完整錨桿系統(tǒng)動力參數的映射關系，一方面能將完整錨桿系統(tǒng)動力參數的取值作為同等圍巖級別時缺陷錨桿動力參數的對比依據，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)動力參數所對應的圍巖物理參數的識別，能夠體現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、錨桿動力響應對圍巖質量進行識別，是錨桿系統(tǒng)長期健康診斷的重要手段。 本文從完整錨桿－圍巖結構系統(tǒng)的縱向動力響應理論入手，研究不同圍巖類別時錨桿縱向振動速度響應曲線的變化規(guī)律。其次，采用均勻設計方法對模擬完整錨桿系統(tǒng)縱向動力響應的有限元數值試驗進行試驗設計。通過有限元數值模擬試驗得到不同的圍巖物理力學參數、錨桿直徑以及瑞利阻尼系數對應的錨桿桿頂速度響應曲線。通過對桿頂速度響應曲線的反演得到相應的完整錨桿系統(tǒng)動力參數。將動力參數與圍