柔性注压锚杆主要设计参数的研究

为了优化新型柔性注压锚杆设计,分析其各主要设计参数对锚固系统的影响,简单介绍了该新型锚杆的工作特点,推导了锚杆体径向应力的数学公式,并采用有限元的方法分析了不同的设计参数对锚固系统的径向应力及应力集中的影响.结果表明,有限元的计算结果与推导出的数学表达式的计算结果相近,建立的模型比较正确,有限元分析的各主要设计参数对锚固系统影响的结果对该新型锚杆的试验,设计和使用具有重要的参考价值.     

柔性注压锚杆结构参数与围岩压力对锚固系统的影响

为了优化柔性注压锚杆的设计,进一步分析了新型柔性注压锚杆的结构特点,应用有限元法对锚固系统进行接触分析,计算并研究了在锚固情况下锚杆体与围岩相互作用的接触应力关系,得出了锚杆结构中各主要设计参数与不同的围岩压力对锚固性能的影响规律,以及该锚杆可以适用于多种不同围岩条件的结论,为该锚杆的优化设计和使用提供了依据。     

树脂锚杆锚固无损检测分析研究

利用有限元分析方法对树脂锚杆锚固应力波进行了分析研究,应力波回波结果值与理论计算相同。结果表明了利用有限元分析应力波方法对树脂锚杆锚固质量无损检测评估的正确性和实用性。此研究为树脂锚杆锚固检测提供了一种新的方法,具有一定的实用价值。     

注浆岩石锚杆锚固机理影响因素分析

为了进一步研究隧洞等地下工程中锚杆支护锚固机理,根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程,同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷传递方程,结合圆形隧洞围岩的径向变形方程,推导了理想弹塑性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型,以及锚固段与围岩体界面之间摩阻力的计算模型。通过分析锚杆应力的分布特征以及影响应力分布趋势和大小的因素,得到了影响其锚固效应的因素是锚杆的安装施工时机、围岩的力学特性以及锚杆的长度等。     

螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。     

锚杆支护锚固力传递机理研究

锚杆支护锚固力的传递机理非常复杂,在前人研究的锚固力剪应力指数分布基础上,考虑了围岩体和锚固剂相对刚度对剪应力分布的影响,给出了锚杆锚固力沿杆体长度的计算表达式,并推导出了锚杆锚固段围岩体剪应力沿径向的分布曲线,以期为锚杆支护设计和施工提供更有效的理论指导。     

全长锚固锚杆支护软岩巷道围岩承载结构力学响应解析

为研究高应力软岩巷道围岩在全长锚杆锚固后围岩力学承载结构的稳定性,考虑软岩峰后强度软化时的扩容特性和全长锚固锚杆受力边界条件,建立了全长锚固锚杆力学模型,推导得到锚杆受力解析式。并通过将锚固力等效为体积力的形式建立了全长锚固围岩力学模型,将其由浅及深依次划分为锚固残余区、锚固塑性软化区、非锚固塑性软化区及弹性区,推导了各分区的应力表达式。结合工程算例分析了空间效应、扩容系数、锚杆长度和托盘反力等因素对围岩应力和锚杆受力的影响规律。结果表明：受空间效应影响,巷道变形破坏呈现渐进式发育,借此提出了“锚固调控区”的概念,即在全长锚固锚杆支护过程中,围岩的虚拟支护力和锚固力处于此消彼长的状态,从而抑制围岩应力向深部转移,有效减小了塑性区范围。锚杆安装时机越早,作用于杆体的围岩变形越大,且与围岩之间更易形成共同承载体;锚杆轴力与扩容系数呈正比关系,随着扩容系数增大,锚固力增长速率显著加快,保证了锚杆对围岩径向应力的恢复作用;锚杆长度越大,围岩/锚固剂界面粘结范围越广,使得沿杆体的轴力分布及其峰值明显增大,进而使围岩切向应力峰值区向洞壁方向偏移;全长锚固锚杆托盘反力对残余区和塑性区边界的影响较小,...     

脆性围岩中锚杆的应力分布及岩石剪涨角的影响

根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程，同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷的传递方程，结合圆形隧洞脆性围岩的径向变形方程，推导了理想弹脆性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型，以及锚固段与围岩体界面之间的摩阻力的计算模型。分析了锚杆应力的分布特征以及影响其应力分布趋势和大小的因素，其中重点对围岩体的剪涨角进行了分析。     

高频导波检测锚固锚杆缺陷数值模拟研究

前期研究证实对于地下工程中广泛使用的锚固锚杆结构只有大于1 MHz的高频导波具有衰减最小的检测模态，但由于高频导波数值模拟复杂性其研究结果均集中于试验测试，这就使得对高频导波传播特性的研究十分受限。为探究高频导波传播规律并能将其应用于现场锚固质量的检测，采用ANSYS/LS–DYNA有限元软件通过参数优化实现了锚固锚杆数值模型的建立。通过分析不同锚固体厚度对波形的影响得到了能用数值模拟有限尺寸模型代替现场无限锚固厚度尺寸模型的最小外径；理论上导波主要沿钢杆内部向前传播，且锚杆径向体现波导结构形状，因此采用锚杆径向网格设置最密，锚固体径向与杆体轴向网格设置相对稀疏的方法实现了单元数目最小化；鉴于不同首波宽度的导波频散特性不同，对其在无缺陷及带缺陷锚杆中的传播过程进行研究，得到最优首波宽度为0.04 ms；基于上述优化后的3个参数分别建立完整锚固锚杆与带缺陷锚固锚杆数值模型，数值计算结果与文献中实验室测试结果高度吻合，证明所建立数值模型正确有效，真正实现了有限计算资源下高频导波在锚固锚杆传播应用中的准确模拟。在此基础上搭建含不同缺陷特征的锚固锚杆模型，对缺陷位置及深度进行研究，结果表明特定...     

全长锚固锚杆支护力学分析

通过对全长锚固锚杆支护机理论证分析 ,借助于塑性区半径、塑性区径向位移等计算式 ,以平衡条件和物理方程为基础 ,推导出锚杆支护参数设计计算公式 ,给出了锚杆长度、直径和材料以及粘结剂选用原则     

Rock bolt mechanical analysis and its application to engineering

Combined with the 3D FEM, end-anchored anchorage bolts were simulated by implicit anchorage bolt element. Implicit anchorage bolt elements hide in the elements of rock mass and extremely simplify the element subdivision. The calculated value of anchorage bolt stress is larger than the measured one for the most time. we further analyzed the reciprocity of anchorage bolt and rock mass, and then deduced the analytical equations of anchorage bolt stress and rock mass deformation under elasto-plastic state. The results indicate that it is essential to revise the anchorage bolts stress by using the formulas deduced when rock mass is softened or significantly deformed. Finally, a case study indicates that the calculated results agree with those measured. Some helpful methods are offerd for more accurate simulation of the support effect and anchorage bolts real stress state.     

高水平应力场条件下巷道顶底板稳定性模拟研究

阐述了利用ANSYS有限元数值模拟软件,建立采场和巷道的三维有限元模型,开发了三维实体巷道锚杆支护辅助设计系统(ANSYSBOLT),对高水平应力场条件下实体巷道锚杆支护的作用机理进行了数值模拟分析,并计算分析了实体巷道锚杆支护结构和参数对巷道顶底板稳定性的影响。     

层状顶板煤巷锚杆预紧力的作用分析

采用有限元模型分析方法,对层状顶板煤巷预应力锚杆支护顶板离层进行了数值模拟,分析了无支护和预应力锚杆支护下围岩的应力和变形情况。结果表明,预应力锚杆支护可以显著提高围岩的稳定性,有效地控制煤巷顶板变形。     

锚拉支护预拉力的有限元分析

采用有限元模型分析的方法,以兴陶矿的围岩条件建立了数值分析模型,对预应力锚拉支护中安装应力进行了有限元分析计算,从而确定了回采巷道锚拉支护的合理安装拉力。     

带式输送机驱动滚筒的有限元分析

通过分析输送机驱动滚筒的受力特性,建立其沿轴线方向的力学模型,并求其变形方程。利用大型有限元软件,建立输送带和滚筒摩擦接触的三维模型并分析其变形与受力规律。研究结果表明:模拟结果与理论分析较符合,滚筒沿轴线方向的径向变形与两端固定梁理论变形结果一致,在筒壳中央径向变形最大,并向两端逐渐减小;滚筒沿周向的径向变形从输送带趋入点开始快速增大到最大值,随后减小,并在奔离端达到最小值;滚筒的环向变形从输送带趋入点开始逐渐增大,到奔离点达到最大值。     

大断面拱形巷道锚杆支护参数数值模拟研究

为了合理地确定云顶煤业13230工作其支护形式及参数,基于该面实际的地质条件,采用有限元软件FLAC^3D对该巷锚杆的支护参数进行研究,针对不同的支护参数,得出了在不同的支护参数条件下掘进、回采巷时道围岩受力情况,从而确定了合理的锚杆支护参数:锚杆排距900 mm,间距950 mm,锚索排距为1 800 mm;数值计算结果与现场监测信息表明,巷道的变形及顶板离层等均在可控范围内,巷道支护效果明显。     

特厚软煤层底板软岩开拓巷道合理支护参数研究

针对虎龙沟煤矿5#特厚软煤层底板软岩开拓巷道围岩的特征,基于锚杆、锚索耦合支护机理,建立有限元数值分析模型,确定了软岩开拓巷道合理的支护参数。结果表明:安全系数SF大于1.2时为安全稳定圈,为保证锚杆锚固到松散破碎带以外的稳定岩层中,顶锚杆长度应大于2.0m;当锚杆安装应力达到6t时,顶板离层裂隙全部产生闭合;采用快装高预应力"鸟窝"锚索增大了杆体的拉拔强度,起到较好的支护效果;合理的表面控制措施对加强支护效果起到重要作用。