土中锚杆临界锚固长度的试验研究

基于近几年来关于临界锚固长度理论,研究分析了黄土中拉力型和压力型锚杆临界锚固长度的试验条件、方法、结果和判别临界锚固长度的方法,并且与其他研究成果作了对比分析。结果表明,此次试验条件下拉力型和压力型锚杆临界锚固长度的存在和其长度,以及锚杆锚固段第一和第二界面局部破坏转移、峰值剪应力转移、零值剪应力转移大体是同时发生的,此时峰值和零值点间的空间距离就是临界锚固长度。     

锚索应力分布规律研究及应用

锚索支护技术的成功推广应用,既降低了支护成本、提高了矿区巷道支护可靠性,又简化了工作面两巷超前支护工艺,促进了安全高效发展.由开尔文问题的位移解,推导出了内部锚固型锚固段的剪应力以及轴力分布规律.在此基础上讨论拉力分散锚固型锚固段的应力分布及其受力特征,并指出其优缺点及其适应条件.运用锚杆、锚索作用机理和顶板破坏机理,分析在采矿中锚索设计和施工过程中存在的问题,并提出合理解决对策.     

基于围岩变形的预应力锚杆受力特征分析 及锚固机理

在实际围岩变形条件下对预应力锚杆应力分布进行分析,建立了预应力锚杆-围岩相互作用模型,得到预应力锚杆轴力、剪应力分布解析式,进而获得锚杆应力分布曲线。结果表明:影响锚杆轴力、剪应力分布的因素有预紧力、围岩性质、锚杆及锚固剂参数;在未发生滑移的情况下,自由段所受轴力为定值,锚固段所受轴力沿锚杆长度方向减小至0;而锚杆自由段所受剪应力几乎为0,在锚固段始端剪应力急剧增大至最大值再沿锚杆长度方向衰减至0;在发生滑移的情况下,需对锚固段轴力进行修正,得到锚杆应力分布规律。     

预应力锚杆加长锚固应力分布规律分析

针对实际生产中使用预应力锚杆中出现的锚固问题,通过黏结式锚杆锚固力弹性解理论,使用MATLAB数值模拟软件分析研究加长锚固锚杆的轴力分布情况和剪应力变化规律。结果显示:为达到降低锚固锚杆的应力峰值并使应力分布范围加以扩大的目的,可适当增加杆体半径或者更换刚度较高的锚杆;在预应力作用下,锚杆锚固段出现了弹性变形区和塑形区;另外,在分析锚固破坏程度同锚固段长度关系后,提出有效解决锚杆支护破坏难题的一些改进办法。     

预应力端锚锚杆全锚后承载分布特征分析

为了分析锚固方式对锚杆承载特征的影响程度,便于巷道锚杆支护设计选型,本文采用理论分析和现场实测的方法,对比了全锚锚固和端部锚固条件下锚杆轴向力与剪应力分布特征.研究结果表明:锚杆承载分布特征与锚固条件、预应力、锚杆直径和围岩强度等密切相关;锚杆轴向力沿锚固段呈现单向递减趋势,锚杆剪应力沿锚固段呈现先增大后减小趋势,主要...     

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。     

预应力锚杆加长锚固应力分布规律分析

针对预应力锚杆在实际应用中存在的锚固问题,依据黏结式锚杆锚固力弹性解的理论基础,采用MATLAB数值软件对加长锚固锚杆剪应力和轴力分布规律进行了系统研究。结果表明:在预应力作用下锚杆锚固段内存在塑性与弹性变形区;通过提高锚杆材料的刚度或增大杆体半径,可有效的扩大其应力分布范围并降低应力峰值;此外在对锚固段长度与锚固破坏形式研究的基础上,揭示了锚杆支护破坏机理并提出一些符合现场应用的改进措施。     

全长可回收树脂锚杆锚固段力学特征光测法研究

杆体全长可回收锚杆锚固段的力学特征有别于普通可回收树脂锚杆,借助光弹性试验对锚杆锚固段附近围岩中最大剪应力进行了研究,得到了锚固段上剪应力的分布规律:可回收锚杆锚固段附近围岩中,最大剪应力在钻孔底部取得最大值,沿孔底至孔口方向衰减.     

锚固体应力分布演化规律及其影响因素研究

通过室内试验与细观颗粒流模拟相结合的方法,研究了锚固段应力分布演化规律及其影响因素。锚固体的拉拔破坏过程可以分为3个阶段：黏弹阶段、黏脱阶段和破坏阶段。在黏弹阶段,剪应力呈先增后减的分布形式,峰值点靠近拉拔端孔口处;在黏脱阶段,拉拔端处的界面黏结首先失效,并向内部扩展,在此阶段,剪应力的峰值点随之向锚固段内部移动。锚杆和锚固剂弹性模量影响锚杆轴力和界面剪应力的分布形式,锚杆弹性模量越大,锚固剂弹性模量越小,剪应力在锚固段拉拔端的集中程度越小。     

锚固缺陷对锚杆拉拔试验荷载影响分析

为解决在地下巷道锚杆支护过程中出现的锚杆锚固缺陷问题,通过弹性理论对带有锚固缺陷的锚杆建立了力学模型并进行了分析,推导出了在带有锚固缺陷段的锚杆受拉拔荷载作用时的轴力和剪应力分布公式,并对锚固缺陷长度和位置等影响因素进行了分析,得到了锚固缺陷对锚杆锚固荷载的影响规律。     

基于实际围岩变形的全长锚固锚杆杆体应力分布特征分析

在全长锚固锚杆支护过程中,锚杆与围岩之间会相互作用,进而引起锚杆应力分布变化。为探究全长锚固锚杆正常支护过程及临界失效时锚杆应力分布规律,以围岩变形为基础,建立了锚杆-围岩相互作用模型,推导出锚杆在正常支护过程中及临界失效时轴力及剪应力沿杆长分布解析表达式,进而获得了轴力及剪应力沿杆长分布曲线。并在考虑锚杆及锚固剂弹性模量、锚杆及锚固剂横截面面积等锚固参数的条件下分别分析了围岩条件、锚杆长度、托锚力对全长锚固锚杆杆体应力分布的影响。结果表明:在全长锚固锚杆正常支护过程中,杆体应力分布符合中性点理论;影响锚杆轴力、剪应力分布的因素有围岩条件、锚固参数、托锚力;在锚杆正常支护过程中,全长锚固锚杆杆体应力分布符合中性点理论,随着围岩变软,锚杆为了限制变形,中性点向孔口方向移动且所受轴力、剪应力增大;托锚力影响杆体应力分布,托锚力越大,轴力分布越不均匀,且孔口到中性点处剪应力越小,中性点到杆端剪应力越大。所以在工程实际中可实时监测锚杆托锚力,依靠本文理论依据可深入揭示锚杆支护过程中受力特征;在锚杆支护临界失效时,围岩越坚硬,剪应力及轴力越大,且分布更加集中;锚杆长度影响全长锚固锚杆的支护性能,但在锚杆长度超过一定范围后再增大锚杆长度并不能显著提升锚杆的锚固效果。     

基于Mindlin基本解的压力型锚索受力分析

为了进一步对压力型锚索的锚固机理进行理论研究,借鉴半无限体内部作用有集中荷载的Mindlin基本解,推导了在圆形均布荷载作用下压力型锚索的锚固段注浆体受到的压应力近似解和锚索孔壁与注浆体之间接触面上的剪应力近似解。在此基础上,分析了锚索孔半径、承压板半径和岩体的泊松比对注浆体受到的压应力和锚固段接触面上的剪应力的影响。研究结果表明：锚索孔半径对注浆体受到的应力分布的影响很大,承压板半径的影响较大,泊松比的影响较小。研究成果进一步丰富了压力型锚索锚固机理内容,可为压力型锚索设计提供理论参考。     

基于锚索剪应力分布规律的新型高强锚索束应用研究

根据弹性理论,利用Kelvin问题推导了预应力锚索锚固剂与孔壁围岩之间剪应力分布的数学解析式,揭示了剪应力分布规律：在弹性条件下剪应力分布范围较小,主要分布在锚固段沿轴向0~1.0 m,且在0.10~0.25 m内迅速增大到极值,之后沿轴向缓慢减小趋近于0。根据剪应力非均匀分布的特殊规律,通过理论计算与现场试验,研发了适用于煤矿深井复杂条件的矿用新型高强锚索束结构,计算并确定了锚固段的合理长度,给出了锚索束施工过程,在芦岭煤矿Ⅱ82运输上山修复工程中得到了成功应用,实现了围岩变形的稳定控制。     

基于围岩变形的全长粘结型锚杆受力特征研究王明阳 侯克鹏 熊昊 孙华芬

为研究围岩变形与锚杆相互作用关系,基于围岩变形推导出仅由围岩变形引起的巷道全长粘结型锚杆界面剪应力解析式,通过解析式分析锚杆界面剪应力影响因素,根据中性点理论,将锚杆分为两段,中性点前和中性点之后,将围岩变形以及引起围岩变形的内力以应变能的形式代入,求出锚杆中性点前剪应力解析式,基于中性点理论求出锚杆中性点后锚杆界面剪应力解析式,从而得到锚杆整个界面剪应力及轴力表达式。研究结果表明：(1)通过锚杆界面应力解析式得到影响全长粘结型锚杆界面剪应力的因素有锚杆和锚固剂直径、弹性模量和围岩测压系数;(2)水平地应力是影响围岩变形的主要因素,相关研究成果可以为锚杆支护设计提供一种理论依据。     

全长锚固锚杆的剪应力分布规律研究

 本文从锚杆剪应力-剪切位移本构模型出发,得出了锚杆处于弹性阶段、塑性阶段和残余强度阶段的剪应力表达式;以此为基础,研究了三个阶段的剪应力分布规律,阐述了锚杆载荷传递特性,为锚杆锚固机理的研究和锚杆锚固状态的监测提供理论基础。     

基于FLAC3D对不同荷载下锚杆锚固作用机制的数值模拟

以某铜矿为研究背景,通过室内剪切试验、点荷载试验获取岩体物理力学基本参数,用FLAC~(3D)有限元软件对锚杆锚固作用机制进行数值模拟,探究锚固体与锚杆周围应力分布规律,以及锚杆在不同条件下锚固体应力分布情况。数值模拟结果表明:得出了锚杆锚固力、剪应力沿内锚固长度的分布规律,为合理设计锚固长度提供一定的理论依据。通过对锚杆—注浆体—围岩体之间界面的数值模拟获得界面上的应力分布规律及其最大承载力。研究结果不仅有助于了解加锚岩体的力学性能,也可以为设计可靠有效的岩体锚固方案提供有利的试验数据和理论基础。     

复合顶板锚杆力学特征分析

由于各分层间物理性能差异化分布,复合顶板内锚杆力学特征存在其独特的复杂性,但相关文献却较为鲜见。本文建立、推导了复合顶板内锚杆力学模型,进行了锚固段内锚杆的力学特征分析,有效预测了巷道两侧及顶板内的锚杆位移,为提高巷道支护效果提供支撑,研究手段及结论为复合顶板内锚杆的力学特征分析及支护设计提供一种有效的新途径。本文借鉴桩基础平衡理论的研究成果,通过理论推导、工程案例的MATLAB解析计算及FLAC~(3D)模拟对比分析,验证了复合顶板内锚杆力学模型的正确性。研究结果表明:复合顶板内锚杆位移、轴力及胶结面上切应力分布形式为分段的指数函数,分段边界为分层交界面位置,轴力在此出现拐点,切应力在此突变;切应力主要出现在两个位置:其一为自由段与锚固段的交界处附近(端锚形式),或为锚杆根部(全锚),其二为剪切模量相对较大的分层下边界位置;随着分层剪切模量增大,其内锚杆胶结面上切应力增大,自上边界至下边界方向,响应程度逐渐增强,同时其他分层内切应力逐渐减小,相对于该分层距离愈大,减小的幅值及幅度愈小。     

新型锚索锚具静载拉拔实验分析

为了提高锚索的承载能力和使用寿命,设计了新型球面锚索锚具,通过锚索静载拉拔实验,模拟锚索在应用中可能出现的各种情况,调节锚索中心线与锚固面的角度,加载直到破坏。通过新型球面锚索锚具与普通锚索锚具的实验数据分析,验证球面锚索锚具有更好的承载能力和减弱剪切应力的能力,从而为新型锚索锚具的应用提供了理论依据。