锚杆拉拔试验的意义

本文通过对端锚锚杆、部分锚固锚杆在闰拔试验和实际工作状态下的力学分析，得出了最大拉拔力和锚固力之间的关系，为正确地利用拉拔试验来的检验锚杆安装质量和评估锚杆锚固能力提高了理论依据。     

全长锚固锚杆拉拔试验研究

支护设计最基本的指标是支护能力,即支护的最大承载力.锚杆的支护能力是锚杆对围岩的最大锚固力,由于锚杆在岩土介质中受力的复杂性、多变性,因此锚固能力的计算十分困难.工程中常用拉拔试验来确定粘锚能力,但由于拉拔试验时锚杆体上的粘结剪应力分布与锚杆实际工作时不同,拉拔力并不能作为锚杆的粘锚能力.研究认为,可根据拉拔试验和锚杆的实际承载状态下载荷分布规律的不同,得出最大拉拔力和锚固力之间的关系,为正确地利用拉拔试验来检验锚杆安装质量和评估锚杆锚固能力提供理论依据.     

玻璃钢锚杆拉拔力测试试验方案研究

基于相似理论,在实验室采用混凝土块模拟现场岩体进行了锚杆拉拔力测试试验方案研究。设计进行了夹片式锚具、塑料螺母、金属螺母和金属套管等4种锚固方式的玻璃钢锚杆拉拔试验,对比分析不同试验方案下的试验现象和结果。夹片式锚具试验方案、塑料螺母试验方案、金属螺母试验方案在试验过程中产生脆性破坏、螺母破裂和滑丝破坏,测得的平均拉拔力分别为52,47.7,77.3kN,与真实拉拔力存在较大偏差。而金属套管试验方案在试验过程中没有出现锚杆破坏现象,测得平均拉拔力为93.8kN,与真实拉拔力偏差较小,可以较为准确测得锚杆的真实拉拔力,其测试结果可为评价支护效果提供依据。     

锚杆锚固段极限抗剪强度参数试验

锚杆支护是地下工程稳定围岩的有效支护手段之一,围岩与锚固体界面之间的极限抗剪强度参数确定对锚杆支护设计有重要的工程应用价值.为了在锚杆设计中能方便准确的确定锚固层的抗剪强度,基于弹塑性理论,建立了锚杆在拉拔力作用下的理论模型,推导了锚杆作用过程的荷载传递函数,得出了锚固层界面的极限抗剪强度参数与锚杆拉拔试验曲线之间的理论关系式,确定了煤矿巷道锚杆支护树脂锚固剂与煤岩体之间的剪切强度参数.结果表明:利用锚杆拉拔试验曲线,可以很方便求得锚固层黏结强度以及锚固层界面剪切刚度系数,为锚杆支护设计提供参考依据.     

不同速率树脂锚固剂组合的拉拔力学性能试验

为确定不同速率树脂锚固剂的合适组合比例,满足现代矿井煤巷快速掘进速度与质量的较高要求。采用FLAC~(3D)软件,建立了锚杆拉拔试验计算模型,通过对不同时间下锚固剂强度参数赋值,模拟得到不同速率树脂锚固剂在不同组合比例下锚杆拉拔力随时间的增长情况。结果表明:各组合比例下,前30 min是拉拔力增长的主要时间段,之后较为平缓;随着时间的增长,不同锚固剂组合比例下拉拔力的区别逐渐减小,区别主要集中在前20 min之内;在拉拔力增长时段内,较其他组合比例,快速与中速树脂锚固剂在3∶2组合时,锚杆拉拔力均为最大,拉拔力增长速率最慢,能有效解决锚杆支护质量和速度间的矛盾,为最合适组合比例。     

树脂锚杆锚固性能及影响因素分析

采用理论分析、实验室试验、数值模拟及井下实测相结合的方法对树脂锚杆锚固性能及影响因素进行研究。理论分析了锚杆在拉拔与全长锚固状态下的应力分布特征;在实验室进行了不同形状锚杆、不同钻孔直径下锚杆拉拔力试验,得出了锚杆形状、孔径差对锚杆拉拔力的影响程度;测试了不同模拟钻孔温度、淋水量下锚杆的拉拔力,得出了温度、淋水量与锚杆拉拔力之间的关系。采用有限差分数值模拟软件FLAC3D,计算了不同杆体形状、孔径差、居中度及不同围岩强度下锚固剂、围岩中的剪应力大小,分析了诸因素对剪应力分布的影响,得出了不同条件下剪应力分布特征。在平庄风水沟煤矿井下进行了软岩可锚性试验,实测了软岩不同含水状态下锚杆、锚索拉拔力。最后,提出改进树脂锚杆锚固性能、提高锚固力的建议。     

玻璃钢锚杆支护锚固力的试验分析

针对锚固长度、锚固时间、锚固材料等影响玻璃钢锚杆锚固力的因素,在实验室开展了玻璃钢锚杆拉拔试验研究。通过单因素对比法,分析研究了锚杆锚固长度、锚固时间、锚固材料对锚固力的影响规律,总结出玻璃钢锚杆锚固力随锚固长度和锚固时间的增加而增大,锚固材料的选择应综合各方面因素考虑等规律,对玻璃钢锚杆的支护参数设计及支护机理分析具有一定的指导意义。     

锚固剂锚杆工程力学特性及应用研究

在锚固剂锚杆拉拔力/变形实测数据的基础上,拟合出锚固剂锚杆的工程力学特征曲线--阶梯函数。锚固剂锚杆的拉拔力在支护10 d后就接近其平均最大拉拔力,其变形能力则随时间的增加表现出先增后减的趋势。根据锚固剂锚杆实测工程力学特性曲线和典型巷道变形特性曲线,阐明了评价巷道支护设计效果的安全系数法,从而为优化设计提供了重要的依据。     

基于智能拉拔测试系统的锚杆锚固力现场高效评测方法

锚杆锚固力现场评测是锚杆支护效果评价、支护参数设计与优化的基础。为解决当前锚杆锚固力现场测试方法与设备存在的效率低、携行困难、数据采集不连续和测试过程连接复杂等问题,基于自主研发的锚杆智能拉拔测试系统,提出了锚杆现场检测快速连接技术,开发了荷载—位移实时采集软件对拉拔全过程的荷载与位移数据进行智能分析与可视化。将研发的拉拔系统应用于新城金矿对锚杆现场锚固力进行评测,结果表明：长2.4 m、壁厚2.5 mm、管径差2 mm的管缝锚杆平均锚固力为61.5 kN,位移可达150 mm以上;长2.2 m、直径22 mm的端锚树脂锚杆锚固力可达230 kN,位移约120 mm;长2.2 m、直径22 mm的涨壳式锚杆锚固力可达94.5 kN,位移为25 mm。现场应用验证了锚杆智能拉拔测试系统具有便捷高效、智能分析的特点,有助于降低矿山锚杆测试成本,可为锚杆锚固力现场定量评测提供数据支撑,可为智能矿山建设、科学管理与决策提供技术支持。     

粘结式锚杆抗拔力及拉拔误差分析

目前树脂药卷锚固的锚杆支护技术得到了广泛应用,对锚杆拉拔工况下抗拔力和拉拔误差进行了分析,采用根据锚固剂及围岩的强度、刚度与杆体、孔壁间的相对位移法和弹性力学移解法两种方法研究分析锚杆拉拔力状况,并对比两种结果,为科学计算与设计锚杆支护参数提供参考。     

螺纹钢锚杆杆体肋间距与锚固效果间关系的研究与分析

为分析螺纹钢锚杆肋间距与锚固效果间的关系,采用理论分析的方式进行拉拔锚杆锚固段应力理论分析,得出肋间树脂假想弱面失效破坏准则平衡方程;结合理论分析结果,设计采用左旋螺纹钢锚杆和壁厚为5.5 mm和7.0 mm的刚性套筒,对锚杆肋间距分别为12 mm、24 mm、36 mm、48 mm时的锚固效果进行试验分析,并基于试验结果进行了锚杆的拉拔力、套筒周向应变、剪胀位移量的分析。结果表明:两种套筒壁厚条件下,锚杆拉拔力的最大值均出现在肋间距为24 mm时。随着肋间距的增大,锚杆的锚固效果会得到一定程度的提升。     

套筒刚度对左旋锚杆锚固力的影响研究

实验室短拉拔试验是锚固力学机理分析与锚杆支护技术研究的重要试验手段之一。为了研究套筒径向刚度与锚杆锚固力的关系,分别使用内径皆为30 mm、壁厚31 mm的PVC套筒、壁厚5.8 mm的铝套筒、壁厚5.5 mm和7.0 mm的钢套筒,对肋间距12 mm和48 mm的矿用左旋螺纹钢锚杆进行实验室套筒拉拔试验,得到肋间距12mm和48mm的左旋锚杆在不同套筒(围岩)径向刚度下的拉拔曲线与锚固力数据。研究表明:1)通过厚壁理论计算,建立了实验室内PVC、6061铝和20钢共3种不同材料及适当壁厚的套筒与现场不同围岩刚度对应的仿真方法;2)通过对锚固力与套筒(围岩)径向刚度数据拟合,得到锚固力与不同巷道围岩刚度的类比关系公式,并采用此公式对其他围岩性质下的锚固力进行了计算;3)对于同一肋间距的锚杆,随着套筒径向刚度增加,锚固力不断增大至理论最大值,且套筒(围岩)径向刚度为0时的锚固力值与锚固剂力学参数有关,与围岩性质等因素无关;4)在弹性阶段内,对于锚固于同一刚度套筒的试件,其肋间距越大,锚固力越大。本次试验结果为现场不同煤矿条件的应用提供了理论依据,对现场锚固力的测试具有借鉴意义。     

深部破碎围岩高预紧力加长锚固支护技术研究

针对深部受采动影响巷道围岩松散破碎难以支护的工程问题,考虑巷道围岩裂隙的存在,采用3DEC中DFN技术预制初始损伤围岩模型进行模拟拉拔试验,研究结果得出:破碎岩体中,端锚锚杆最易发生脱黏失效,且无法通过黏锚力控制浅部围岩,易出现片帮。锚固长度为700 mm时,拉拔载荷为130 kN即发生锚固失效;当锚固长度增加到1 400 mm时,锚固性能显著增强,且锚杆抗拔力提高了20.7%。当增加锚杆预紧力时,对巷道周边破碎围岩的控制效果显著增强。基于上述研究,提出深部破碎围岩锚杆高预紧力加长锚固支护技术,经工业性试验,高预紧力加长锚固技术使巷道变形得到有效控制,锚杆预紧力可达到60 kN以上,回采期间巷道帮部相对移近量减小了44.7%,显著减小了超前支护难度,提高了施工效率。     

基于孔壁形态的锚杆锚固体荷载传递机理及特性分析

在进行锚杆(索)拉拔试验时发现一个重要的力学现象,即当拉拔力加到一定数值,锚杆(索)体未从孔内拔出,岩体试件却伴随巨响或震动,瞬间沿孔壁径向发生整体开裂,由于这种径向压力足以引起整个岩石试件迅速开裂,可见其对锚杆承载力的影响是不可忽视的。针对该现象,通过深入研究岩-岩结构面剪切特性和扩孔理论研究成果中结构面受力剪切过程中必然产生的剪胀效应,分析认为钻孔孔壁形态是产生该径向应力的最主要因素。在适当的假设条件和考虑锚杆钻孔孔壁粗糙形态的前提下,基于非线性Mohr-Coulomb强度准则,结合荷载传递函数法和锚固体-围岩结构面剪胀效应及破坏机理,建立了适应于圆形巷道锚杆锚固体应力传递模型,分别求得破坏和弹性条件下锚固体轴力及剪应力解析式。基于所获得的解析式,深入探讨了锚固体轴力随剪胀角即钻孔孔壁粗糙度变化的分布规律和随圆形巷道应力场切向应力变化的分布规律。同等条件下,剪胀角越大即钻孔孔壁粗糙度越大,锚杆的抗拉拔性能越好,极限抗拉拔力越大;并且注浆锚杆的灌浆压力对锚杆的抗拉拔力有着重要的制约作用,建议在实际锚固工程设计和施工中适当增加钻孔孔壁的粗糙度以提高锚固效果和适当增加灌浆压力来改善锚杆的承载性能。     

补连塔煤矿锚杆支护的拉拔力测试及分析

为指导补连塔煤矿的煤巷锚杆支护方案设计,在该煤矿现场开展了一系列锚杆拉拔力测试试验。试验表明:煤巷锚杆的支护失效形式多发生在锚固剂与岩体接触的界面上;对于现场中直径为23 mm的钻孔,应优先采用直径为18 mm的锚杆进行支护,实测表明此类钻孔条件下22 mm的锚杆起不到较好的支护效果;此外,一味提高锚杆杆体的长度并不能得到较好的支护效果,锚杆杆体的长度在3 m左右时拉拔效果较好。     

锚杆锚固力试验研究现状

详述了国内外锚杆锚固力的试验研究成果,包括:拉拔载荷下锚杆粘锚力的分布规律以及锚杆形状、锚固剂强度和岩体强度对粘锚力的影响;岩体特征、锚固单元特征和加载特征对加锚节理面抗剪性能的影响;锚杆长度、锚杆预紧力、树脂环体厚度及淋水、动载荷等其他因素对锚固效果的影响。讨论了锚杆锚固力试验研究中存在的问题及需进一步研究的方向。     

煤层巷道锚杆索支护性能关键影响因素研究

锚固力与预紧力是实现煤矿井下锚杆索高预应力强力支护的前提,是影响其支护效果的关键因素。为最大限度地发挥锚杆索主动支护性能,以柴家沟煤矿为试验地点,进行锚杆索可锚性试验,锚杆预紧力矩转化效率试验和锚索张拉预紧力损失试验。试验结果表明:柴家沟煤矿巷道已安装锚杆索,在进行拉拔试验时,均能达到足够高的锚固力,锚杆拉拔力为150 k N,锚索拉拔力为200 k N时,锚杆索均未发生失效现象,锚固效果良好;当扭矩为400 N·m时,锚杆预紧力约为43~83 k N,围岩较硬时锚杆预紧力较高,围岩表面松软不完整时,锚杆预紧力偏低;泵压-拉力转化系数较低,锚索张拉时,为保证足够的预紧力,应采取超张拉措施。     

盘式锚杆微观锚固机理数值模拟分析

盘式锚杆通过锚盘在土体中发挥作用,很大程度上提高了锚杆的极限拉拔力,表明盘式锚杆在微观锚固机理上有其自身的特殊性。通过MIDAS-GTS数值模拟软件进行建模,分析普通锚杆和盘式锚杆的微观锚固机理,总结出盘式锚杆的特点和优势,更好地指导盘式锚杆在工程实践中的应用。     

盘式锚杆微观锚固机理数值分析研究

盘式锚杆通过锚盘在土体中发挥作用,很大程度的提高了锚杆的极限拉拔力,表明了盘式锚杆在微观锚固机理上有其自身的特殊性。本文通过MIDAS-GTS数值模拟软件建模并分析了普通锚杆和盘式锚杆的微观锚固机理,总结出了盘式锚杆的特点和优势,意在能更好的指导盘式锚杆应用于工程实践。     

快硬水泥锚杆的研究与应用

在分析粘结式锚杆受力机理的基础上 ,阐述了快硬水泥锚杆的组成、安装、锚固力拉拔试验及影响其锚固力的因素。应用表明 ,该种锚杆制作简便 ,成本低廉 ,安装速度快 ,凝结时间短 ,锚固力大 ,是一种值得推广应用的锚杆