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裂隙岩体赋存于复杂地质环境中,是岩土工程和环境工程中经常遇到的一种复杂地质体,由岩块和地质结构面组成。为限制裂隙岩体变形,提高围岩强度,经常采取锚杆等进行工程加固。作为岩体支护的主要手段之一,锚杆对岩体的加固效果往往十分明显。但锚杆对岩体的加固机制,特别是长期复杂条件下锚杆对结构面的加固机制还没有为人们充分的理解。在水利水电、地下水封石油库、深部资源开采等工程建设中,不仅要考虑施工期稳定,还要确保日后长期运营安全,因而复杂地质因素和工程条件下的岩体结构面的锚固效应在各种工程实践和科学研究中越来越受到广泛关注。本文以黄岛水封油库工程为研究背景,采用理论分析、试验研究和数值模拟等综合手段及方法,对锚固节理岩体剪切荷载作用下的力学特性及剪切宏细观力学机理进行深入分析研究,主要成果及发现如下:(1)研究了锚固节理面抗剪强度与变形特点。在锚固体系剪切过程中,结构面处的锚杆和锚杆直径3～4倍的区域内,锚杆都会发生很明显的剪切变形。具体体现为锚杆的剪切方向的变形和轴向的变形,锚杆发生明显剪切变形的有效段各载面上的平均剪应力分布与杆体和孔壁的接触条件有关;锚固结构面在压剪作用下,原生裂纹面会发生压紧滑动现象,并在裂纹尖端形成分支裂纹。(2)基于锚固结构面直接剪切试验结果,分析粗糙度系数、锚固条件对锚固结构面峰值强度的规律,并综合采用声发射监测系统,深入研究锚固结构面剪切破坏机理。研究结果表明:对于锚固结构面,锚固结构面的剪切强度随着粗糙度的增大而逐渐增大,随着锚杆延伸率的增加,锚固结构面的峰值剪切强度呈现出递减趋势,锚杆的延伸率越低,达到峰值剪切强度后,应变软化现象越明显;随着锚杆延伸率的减小,锚杆的锚固作用愈加明显,但是在峰后阶段,随着锚杆延伸率的减小,锚固岩体的稳定性开始降低,会有比较大的突变阶段,延伸率太低会导致锚杆的突然断裂,进而导致锚固体的失稳;当结构面从无锚固状态到有锚固状态时,锚固体的损伤在逐渐减少,无锚结构面的裂纹分布相对比较均匀,大部分集中在节理面的突起处,而锚固结构面的裂纹主要分布在锚杆的周围区域,相对锚杆距离越近,裂纹相对越多,随着锚杆延伸率的增加,在锚杆周围裂纹的区域范围也在逐渐变小。(3)基于颗粒离散元软件PFC2D,对不同锚固倾角下锚固结构面破坏机理和不同粗糙度下锚固节理破坏细观特性演化分析进行了数值模拟研究。深入分析了锚固结构面在剪切过程中颗粒接触力演化、裂纹的扩展、能量耗散、锚固结构面颗粒方位角分布以及颗粒旋转度演化特性,从而深入揭示锚固结构面剪切过程中宏细观特性及锚固机理。