节理面对岩体工程的稳定性起到了极为重要的影响,在岩体中存在着大量不连续面加剧了岩体变形和破坏的可能性。因此,开挖后需对岩体进行及时有效的支护。锚杆作为较为成熟有效的加固方法被大量应用于岩体工程,在锚固节理岩体中,锚杆通过轴向作用力控制节理的变形,从而提高其强度,而在实际岩体工程当中,由于地应力及岩体本身自重的影响,锚固节理面间常会产生相对错动,将使锚杆承受较大的横向作用力,节理与锚杆交界面产生应力集中,破坏杆体导致锚杆锚固功能的减弱,从而引起锚杆的荷载传递机理的变化。为确保节理岩体锚固效果的安全性和经济性,深入探讨不同节理表面形态,节理的细宏观力学性质和变形特征,考虑节理错动引起的锚杆荷载传递机理的动态变化规律,建立考虑锚杆特性的数值计算单元,成为迫切需要解决的技术问题。本文研究锚固节理在剪力作用下的破坏特征及破坏演化机制,分析节理剪切特性和节理面形态的细宏观表征方法,揭示在极限荷载作用下节理各组成部分的细宏观力学响应特征及锚杆结构损伤破坏的演化过程,建立相应的锚固节理剪切本构模型,并以张家界至花垣高速公路节理岩体边坡工程为例,分析锚杆加固效应。具体内容如下:(1)基于节理剪切的强度特征和变形特征,并通过改变节理中抗剪强度参数,研究了节理剪切强度随粘结力和内摩擦角的变化规律。(2)利用颗粒流数值计算方法建立节理直剪数值模拟计算模型,采用室内试验结果对数值计算参数进行标定,建立了细观参数与宏观力学参数的关系。(3)基于结构面细观参数对节理宏观剪切力学行为的影响研究,改变颗粒法向刚度、颗粒切向刚度、摩擦系数、结构面厚度等参数,建立了细观力学参数与宏观力学行为之间的定量关系。(4)基于岩石细观参数对无锚状态结构面剪切力学行为的影响研究,探讨了结构面剪切力学行为随颗粒接触模量、颗粒接触刚度比、粘结模量、粘结刚度比、法向粘结强度、平行粘结粘聚力、摩擦系数和颗粒半径等细观参数的变化规律。(5)对比有锚、无锚状态下的结构面直剪试验结果,研究了颗粒法向刚度、颗粒切向刚度、摩擦系数、结构面厚度等细观参数对结构面剪切力学行为的影响。(6)基于岩石细观参数对有锚状态结构面剪切力学行为的影响研究,重点分析了颗粒接触模量、颗粒接触刚度比、粘结模量、粘结刚度比、法向粘结强度、平行粘结粘聚力、摩擦系数和颗粒半径等细观参数的影响。(7)针对锚固节理压剪状态,利用二维颗粒流程序建立两种不同粗糙度的节理模型,采用自编fish程序设置不同锚固角度的锚杆,研究了不同法向荷载下的锚固节理的直剪力学特征。(8)针对锚固节理拉剪状态,利用颗粒流数值方法建立了 6种节理锚固数值模型,得到在不同锚固角度下节理的剪切力学特征。(9)以张家界至花垣高速公路岩质边坡锚固工程为例,分析轴力沿锚杆长度方向的分布规律,探讨锚杆不同布设方式对节理岩体边坡的加固效果。