1. 研究目的与意义（文献综述）

1、研究背景

随着我国经济的迅速发展，隧道、边坡等工程的立项增多，对锚杆支护的需求比重也越来越大，其受力环境也变得越来越复杂。上个世纪五十年代以前，锚杆技术只是作为施工过程的一种临时性措施，五十年代中期，在国外的隧道工程中开始广泛采用小型永久性灌浆锚杆和喷射混凝土代替以往的隧道衬砌结构。六十年代以来，锚杆技术的迅速发展，不仅在临时性建筑物基础开挖中使用，在修造永久性建筑物时也较为广泛地应用。与此同时，可供锚固的地层不仅限于岩石，而且也有了在软岩、风化层以及砂卵石、软粘土等土层中进行锚固的经验。八十年代以来，瑞典、德国、美国、英国、日本等国家分别研制了多种不同类型的锚杆施工工具和灌浆工艺，各国还各自制定了锚杆设计和施工的技术规程，现在锚杆技术在经济建设中正起着越来越重要的作用，同时也对锚杆更加复杂的受力环境的研究提出了新的挑战。

工程上使用的锚杆通常由锚固段、自由端和锚头三部分组成。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段功能是对锚杆施加预应力；锚固段功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。在工程实践中，土层锚杆的结构形式有很多种。按是否施加预应力可分为预应力锚杆和非预应力锚杆;按锚固方式的不同可分为摩擦型锚杆、粘结型锚杆、端头锚固型锚杆和混合型锚杆;按照锚固体传力方式的不同可分为压力型锚杆和拉力型锚杆;按照锚固体结构形态的不同可分为圆柱形锚杆、端部扩大型锚杆和连续球体型锚杆等。

边坡稳定性及其加固技术一直是岩土工程研究者关注的重要问题之一。80年代以后，法国、英国、美国、日本等国就开始广泛采用锚杆锚固技术维护边坡稳定。如今常用的边坡加固技术主要有支挡结构、抗滑桩和锚杆锚固技术等。其中锚杆锚固技术因其能充分利用土体强度、提高土体自身稳定性、土层适应性强以及造价低廉等特点而成为目前加固边坡最为经济有效的技术方法之一。随着土层锚杆技术在土木、水利水电和交通等永久性土质边坡加固工程中广泛的应用，所遇到的工程地质条件也越来越复杂多变，如何增大土层锚杆的极限抗拔承载力己成为当前土层锚杆研究的主要方向，这就需要我们进一步深入研究锚杆的受力性能及锚土相互作用机理。

2. 研究的基本内容与方案

1、研究内容

主要分析内容包括：对伞锚锚头的展开过程进行可视化模拟；模拟锚板的尺寸和夹角对拉拔变形及破坏模式的影响；模拟单层及多层锚板情况下抗拔力、拉拔变形和破坏模式；获得在不同荷载水平和不同拉拔速率情况下，锚板板面应力、土体应力应变分布及塑性区形态的变化规律，以及破坏后板面应力增长（或衰减）规律；提出伞型锚的极限承载力的特征值估算公式，为工程应用提供一定的参考。此外旁压试验数值模拟研究的目的是从细观上获得旁压试验在不同上覆荷载情况下的影响范围和力学特性。

具体研究内容主要有：

（1）伞型锚的室内拉拔试验；

3. 研究计划与安排

第1－2周。整理及查阅锚杆拉拔、锚固机理的相关中英文资料，在导师的指导下，学习pfc3d数值模拟软件，对所要研究的内容和方法形成清晰的思路。

第3－5周。完成毕业论文的开题报告，总结现有的研究方法和成果，完成文献综述撰写工作，着手三维dem建模。

第6－7周。开展dem数值模拟工作，分析拉拔过程中伞型锚展开、提供拉拔力，直至破坏的全过程，获取拉拔力与拉拔位移的关系曲线，圈定土体影响范围，确定破坏模式。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张继红.伞式自扩锚应用效果研究[j].岩土力学,2006(05):842-845.

[2] 刘益,梅国雄,宋林辉,宰金珉.新型伞状锚的抗拔性能[j].南京工业大学学报(自然科学版),2009,31(02):48-52.

[3] 许强,常高彬,周丽.击入式伞型锚加固膨胀土高边坡技术在袁冲暗涵工程中的应用[j].水利建设与管理,2018,38(11):38-45.