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锚固类结构是指注浆锚杆、锚索和土钉一类岩土工程加固支护结构。复合锚固类结构是指各种单一锚固结构彼此或与各种传统工法联合使用的一类岩土工程加固支护结构。
本文在综合评述国内外锚固类结构抗动静载问题研究现状的基础上,通过现场试验及数值模拟分析,研究了一种新型复合锚固结构抗动静载性能,指出其存在优化设计问题,并介绍了其成功的工程应用实例。
这种新型复合锚固结构是“注浆锚杆-构造措施”型,用于地下空间的加固支护。“构造措施”是指在锚杆里端规律设置一段表面经过处理的空孔。
本文得出的研究结论主要包括:
(1)现场试验表明:①新型复合锚固结构洞室的临界破坏荷载是单一锚固结构洞室的143%;②就破坏程度而言,单一锚固结构洞室是新型复合锚固结构洞室的2.5倍:③在爆炸荷载较低条件下,单一锚固结构的振动加速度值是新型复合锚固结构的1.6~12.3倍;④爆炸条件下,新型复合锚固结构的平均位移值是一般锚固结构的65%;⑤应力波作用于新型复合锚固结构的时间与一般锚固结构的时间之比为2.5~5倍;⑥一般锚固结构的锚杆应变峰值是新型锚固结构的2~4倍,最大达6.9倍;⑦一般锚固类结构拱顶表面应变峰值是新型锚固结构的2倍。
(2)数值模拟分析表明:①新型复合锚固结构构造措施段周围出现了裂缝,主要是构造措施段的材料效应所致。②新型复合锚固结构洞室的变形显著小于单一锚固结构洞室,其洞室拱顶垂直向振动加速度峰值比单一锚固结构洞室的约小23.7%。③在锚固区部位,单一锚固结构洞室相对于新型复合锚固结构洞室更易出现结构性的冲切破坏和拉伸剥落破坏。
(3)优化设计数值模拟表明:孔长、孔径、锚固区厚度优化设计值分别为:25cm、1cm、25cm,优化孔密度为:沿环向布设24个弱化孔。