双根恒阻大变形锚杆在冲击载荷作用下的理论模型

为了指导工程开采中动力灾害下恒阻大变形锚杆群对围岩体的稳定性支护,基于双根恒阻大变形锚杆的并联支护原理和霍普金森冲击作用下双根恒阻锚杆的拉伸实验研究,建立了并联作用的双根恒阻大变形锚杆在冲击载荷下的力学模型,并且通过实验结果对比验证了理论模型的可靠性和正确性,进一步得到了双根恒阻大变形锚杆的位移时程曲线和载荷位移关系曲线。研究表明:并联作用的双根恒阻大变形锚杆在冲击载荷作用下,首先通过杆柄的拉伸产生弹性变形;当杆柄内力达到锚杆恒阻力后,开始产生结构变形,套管和杆柄发生相对滑移;套管速度减为零时,结构变形结束,套管和杆柄共同弹性恢复。此外,冲击载荷作用下双恒阻锚杆的位移峰值要明显滞后于载荷峰值。     

锚杆托板与缓冲垫层组合结构静、动载力学性能试验研究

针对锚杆支护系统受到冲击载荷作用时,围岩与托板间作用力瞬间增加,造成托板过载弯折、撕裂及接触区域围岩破裂、塌落等问题,采用实验室试验的方法,搭建了托板与缓冲垫层组合试样静、动载测试试验台,分别测试了 5种组合结构托板的静、动载力学性能,获取了组合结构的静载力-位移曲线、冲击力时程曲线及应变时程曲线;研究了不同冲击载荷下...     

锚杆侧向冲击载荷下动力响应及抗冲击机理

为了研究冲击载荷作用下锚杆的动态力学性能,测试了5种不同材质的锚杆杆体力学参数。采用自由落锤冲击实验装置对不同锚杆进行了侧向抗冲击性能实验,分析了侧向冲击载荷下锚杆的动力响应。进行了5种不同冲击高度的侧向抗冲击实验,得到不同冲击高度下不同锚杆的冲击动态响应曲线,锚杆表面轴向的应变时程曲线,冲击作用点的力-位移时程曲线。研究发现,在相同冲击能量下,锚杆冲击吸收功越高冲击峰值载荷越小,冲击作用时间随着冲击高度增大逐渐减小;冲击吸收功越高,锚杆应变峰值及残余应变越大;不同锚杆冲击力峰值和最大位移明显不同,峰值强度和最大位移越大,破断能越大。对锚杆抗冲击机理进行了研究,发现控制材质中有益及有害元素含量,可提高锚杆的抗冲击性能。测试了断口组织和金相组织,得到锚杆冲击吸收功越高,晶粒度级别越高的结论。     

岩石冲击凿入试验研究

冲击凿入试验对于研究快速交变载荷作用下岩石的变化过程十分重要。这一点在通常的试验机上很难实现。岩石的力－凿深曲线与凿入时岩石的破碎特性密切相关。大量的实验研究结果表明，冲击凿入岩石的力－凿深曲线斜率比静压凿入的为大；至于二者的定量关系，各学者之间的研究结果存在较大差异。本文所介绍的冲击凿入试验系统包括打击锤（即活塞）及带球齿钎头的柱型钎杆。应力波由一对半导体应变片测定，并据此计算凿入力及凿深。在９     

煤巷锚杆支护观测曲线分析方法探讨

将锚杆控制围岩变形机理与煤巷锚固顶板位移测试曲线特征分析相结合，划分出三种类型位移测试曲线，阐述了非稳定类型曲线发展的三个阶段及其对应的工程力学现象，为现场优化锚杆支护参数和防止冒顶，提出了位移测试曲线分析方法和应用方法。     

浅谈定向钻穿越工程的测量放线

对定向钻穿越工程的测量放线方法进行了简单的介绍，重点阐述了管线弹性敷设曲线的测量放样，包括弹性敷设曲线半径的选取方法和弹性敷设曲线测量放样的两个步骤，曲线主点的测试和曲线细部的测试。为定向钻穿越工程和长输管道线路工程的测量放线提供了参考。     

剪切位移传递法确定单桩承载力

剪切位移传递法主要特点是将桩侧摩阻力与端阻力分开考虑，位移协调将二者再联系起来。计算时将桩分成若干微小单元，根据桩的沉降由桩尖位移和桩身压缩量两部分之和组成，列出n元非线性平衡方程，解此n元非线性方程组并用迭代法可求得在一假设桩尖位移下桩顶竖向作用力，预估出单桩在竖向荷载作用下的荷载－沉降曲线。     

根据杆上两点处测得的应变对非均匀杆中弹性波的分析

本文建立了一种一维杆中弹性波的分析方法，该方法根据非均匀线性弹性杆上不同的两个横截面Ａ和Ｂ处测得的应变随时间的变化历程来计算该杆上任一横截面Ｅ处的法向力和质点速度的变化历程。横截面Ｅ处的其它参数，如应力、应变、位移、加速度和能量传递，可根据所计算和法向力和质点速度计算确定。该方法是对Ｌｕｎｄｂｅｒｇ和Ｈｅｎｃｈｏｚ所研究的均匀杆的一个推广。本文以一维弹性波为基础，给出了不仅适用于分段或特征阻抗为常     

冲击载荷下锚杆托板及组合构件力学性能试验研究

在冲击地压巷道中,冲击载荷会造成锚杆支护系统构件与围岩相互作用力急剧增加,托板在高作用力下易出现变形破坏。针对上述问题,采用微机控制电液伺服试验机和自主研发的落锤冲击试验装置,对煤矿常用的拱形托板及其组合构件等3种试样进行了力学性能测试,获取试样静载力-位移曲线、冲击力时程曲线、位移时程曲线及变形破坏特征,分析了锚杆托板及组合构件的抗冲击性能。研究结果表明：静载作用下,托板承载力位于228～243 kN,最大变形量14.10 mm,变形呈现拱高降低、四角翘起、连接部位向圆心转移等特征。动载作用下,托板变形均经历拱高降低、四角翘起及压平3个阶段,冲击能量为500～3 000 J时,冲击力时程曲线呈现急剧上升阶段、震荡作用阶段和迅速下降阶段;冲击能量为3 500～5 000J时,冲击力时程曲线呈急剧上升阶段、震荡稳载阶段、震荡上升阶段和迅速下降阶段。随着冲击能量的增加,试样的冲击力峰值均逐渐增大,与静载相比,托板试样的动载荷峰值较大。试样位移时程曲线可分为弹塑性变形和回弹变形两阶段,弹塑性变形阶段变形量与作用时间呈现线性关系,正、反向及组合构件最大形变量平均作用时间占比分别为68.66%、...     

基于位移传感器的潜孔冲击器冲击功测试方法研究

介绍了一种使用位移传感器测试潜孔冲击器冲击功的方法和原理。设计了岩石模拟装置,采用位移传感器检测模拟装置活塞位移,并利用单片机系统采集位移量,使用最小二乘法获得位移与冲击功间函数对应关系,实现冲击功测试。该测试方法与传统测试方法相比较,具有测试效率高、定量测试、自动测量记录的优点,适用于工业测试。     

煤巷顶板位移曲线特征分析及其应用方法

将锚杆控制围岩变形机理与煤巷固顶板位移曲线特征分析相结合，划分出三种类型位移测试曲线，阐述非稳定类型曲线发展的三个阶段及其对应的工程力学现象，为现场优化锚杆支护参数和防止冒顶提出了位移曲线分析方法和应用方法。     

矿用树脂锚杆锚固质量无损检测的试验研究

利用MJ—1锚检仪对树脂锚杆的锚固状态和锚固力进行测试试验，表明利用高频应力波无损检测技术可以判定锚杆锚固长度，评价锚杆锚固质量；通过适时监测杆体的受力与位移变化曲线，可以实现无损检测锚杆极限锚固力。     

基于AMESim大缸径立柱控制回路液压系统特性仿真分析

针对大缸径立柱在冲击载荷作用下液压系统不稳定的问题,介绍了液压支架立柱的结构组成以及控制回路的工作原理,通过AMESim液压仿真软件对大缸径立柱控制回路进行建模分析,得出在设定工况下立柱的位移、速度、加速度和无杆腔流量动态特性曲线,并针对曲线中的冲击振荡现象对液控系统提出改进措施,对于液控系统的参数优化和指导煤矿安全生产具有重要意义。     

锚杆静-动力学特性及其冲击适用性

利用自主研制的静-动加载试验系统开展了等强与非等强螺纹钢锚杆的静力拉伸实验及有无预应力加载的动力冲击实验。结果表明:在静荷载作用下等强与非等强螺纹钢锚杆都经历了“线弹性变形-屈服平台-强化阶段-径缩破坏”的4个阶段;冲击加载时锚杆的屈服阶段可划分为瞬态屈服与稳态屈服,瞬态屈服的峰值载荷明显高于稳态屈服载荷,且相同直径条件下与静力加载相比锚杆屈服伸长量减小;当冲击能量低于9 kJ时,锚杆杆体能承受多次冲击扰动,且冲击后能够保证足够的杆体强度,但当冲击能量高于9 kJ时,锚杆抗冲吸能性能显著下降,低能量冲击时非等强螺纹钢锚杆的抵抗能力明显优于等强螺纹钢锚杆;无论从锚杆的动态轴力-位移曲线还是从锚杆的峰值载荷与伸长量上看,预应力对冲击载荷下锚杆的动力响应特征无明显影响,但进行防冲支护时,有必要提高预应力加载水平。     

煤岩体锚固性能测试装置研制及应用

针对目前煤岩体锚固性能测试装置仅能人工检测锚杆滑动或者杆体破坏时的拉拔力,通过调研、理论分析、现场实测相结合的手段,研发一种实现连续监测拉拔试验中载荷-位移曲线,同时检测锚杆锚固力、锚杆位移和护表构件在煤壁的压入量,提高煤矿井下煤岩体锚固性能测试水平。     

矿车－轨道垂向耦合振动建模与仿真

将矿车简化为七自由度质量－弹簧－阻尼系统,将矿井轨道等效为铺设于连续黏弹性基础上的欧拉梁,利用赫兹非线性弹性接触模型模拟轮轨作用力,从而建立了矿车与轨道组成的垂向耦合振动模型。仿真分析表明：车体垂直振动及点头振动加速度的频谱峰值与轮轨作用力的频谱峰值吻合,所以轮轨作用力是车体振动的激励源,而且矿车运行速度越高,轮轨作用力及车体振动幅值越大。金属橡胶拥有良好的振动控制特性,可以有效控制轮轨作用力及车体振动加速度,有利于促进剧烈振动的矿车车体迅速恢复到平衡位置,从而确保矿车平稳运行。     

三段圆柱体组成的节点在宽段的四分之一波长变幅杆频率方程的推导及C程序实现

超声变幅杆，又称超声变速杆、超声换能器。在功率超声的应用中，人们根据实际需要研究出各种类型的变幅杆，常见的有指数形、圆锥形等。其在超声技术中，特别是在高超声设备的振动系统中是很重要的。它的主要作用是把机械振动的质点位移或速度放大，或者将超声能量集中到较小面积上，即聚能作用。本文研究了三段圆柱体组成的节点在宽端的四分之一波长的超声变幅杆，从理论上推导出该超声变幅杆的频率方程，并辅以C程序解此方程。     

煤巷顶板离层锚杆附加应力数值计算及经验公式研究

以某矿井厚顶煤巷道为研究对象,通过在相邻岩层中建立接触面单元来进行岩层离层的数值模拟研究并得出结论:巷道围岩中各岩层不协调变形后出现离层,位移曲线在离层面处断开或跳跃至另一点不再连续光滑;锚杆和锚索杆体在接触面附近受力显著变大;建立了杆体受力的经验公式,并在6210工作面运巷进行试验,准确率较高。     

复合井壁的弹性分析

夹有泡沫塑料析以的双层混凝土井壁－－复合井壁－－是我国广泛采用的井壁形式，在任意轴对称的法向及切向荷载作用下，用Ｆｏｕｒｉｅｒ积分的方法建立了井壁应力及位移的解析计算公式，分析了泡党政机关反的力学机理，指出采用平面弹性模型进行了井壁应力分析的局限性。     

轴向动荷载作用下煤系石灰岩损伤特性研究

为降低在巷道支护、掘进的过程中，工程扰动、爆破等活动对围岩稳定性的影响，开展煤系石灰岩在不同冲击荷载下的损伤特性研究；使用霍普金森压杆进行不同冲击荷载下的冲击试验，利用LS-DYNA有限元软件模拟石灰岩破碎过程，对破碎后各粒度质量分数、应力-应变曲线、峰值应力-平均应变率曲线及石灰岩破碎过程分析。结果表明：随着冲击荷载增大，峰值应力、平均应变率逐渐增大，试件破碎程度愈发严重，且峰值应力与平均应变率呈近似线性关系；不同冲击荷载下，试件破碎遵循由边缘向中心扩展、由内部裂隙间挤压破碎向外部发育的规律，其破坏过程分为裂隙闭合阶段、近似弹性阶段、裂隙急速发育阶段和快速卸载阶段；峰值应力、试件破碎程度以及试样破碎能量耗散受应变率影响显著。