加锚岩体结构面抗剪强度尺寸效应试验及机理研究
作者：
刘广建, 王志成, 罗战友, 杜时贵, 王康宇, 裘伟奇, 周浩, 陈曦
作者单位：
1. 宁波大学 岩石力学研究所, 浙江 宁波 315211;
2. 绍兴文理学院 土木工程学院, 浙江 绍兴 312000
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摘要
为揭示加锚岩体结构面抗剪强度尺寸效应机理，开展了系列尺寸(100～400 mm)加锚结构面室内剪切试验，对比分析结构面锚固前后抗剪强度及锚杆抗剪力的变化规律，研究了锚杆和结构面的变形破坏特征。研究结果表明：(1)结构面锚固前后抗剪强度均呈负尺寸效应，且尺寸效应随着法向应力增加而逐渐减弱；锚杆抗剪力随着结构面尺寸增加呈非线性增加。(2)锚杆呈“S”形变形特征，变形角度、剪切变形量和轴向变形量随着结构面尺寸增加呈非线性增加；结构面受锚杆挤压发生破裂的程度随着结构面尺寸增加而减弱。(3)引用“锚杆作用面积”概念，结构面尺寸较小时，锚杆作用面积超出结构面产生“边缘效应”,导致锚杆未充分发挥抗剪性能；随着结构面尺寸增大，锚杆性能得到充分发挥，锚杆抗剪力先迅速增加后保持稳定。
图片
图 1 试样浇筑过程
图 2 岩体锚固成型及锚杆应变片布置
图 3 岩体结构面尺寸效应试验系统
图 4 系列尺寸无锚结构面应力-位移曲线
图 5 系列尺寸加锚结构面剪应力-剪切位移曲线
图 6 加锚前后系列尺寸结构面抗剪强度对比及拟合曲线
图 7 锚固前后系列尺寸结构面抗剪强度拟合曲线
图 8 加锚结构面等效黏聚力和等效内摩擦角尺寸效应
图 9 不同法向应力下锚杆抗剪力的尺寸效应规律
图 10 系列尺寸岩体结构面中锚杆变形形态对比
图 11 系列尺寸结构面锚杆轴向应变－剪切位移
图 12 系列尺寸岩体结构面下盘破坏对比
图 13 加锚结构面的锚杆作用面积示意
图 14 锚杆对结构面抗剪强度贡献的拟合曲线
作者简介
刘广建（1990—），河南信阳人，宁波大学副研究员，硕士生导师，主要从事岩体结构面加固、露天矿山边坡优化设计与灾害防控方面的研究工作，中国岩石力学与工程学会测试专业委员会委员、寒区岩土力学与工程分会理事。获中国岩石力学与工程学会科学技术一等奖2项、浙江省岩土力学与工程科学技术一等奖2项，主持国家自然科学基金2项、浙江省自然科学基金1项，发表学术论文30余篇，授权国家发明专利30余项，出版学术专著1部。
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