高速公路边坡工程锚索预应力损失探讨

通过对高速公路边坡工程锚索应用的实例分析,探讨了预应力锚索加固边坡的机理、锚索预应力损失的影响因素以及锚索预应力的变化规律,并在此基础上提出减少预应力损失的措施.     

矿用锚索预应力损失试验研究及分析

预应力在锚索支护中起着非常重要的作用,但是现场工程实践中存在锚索预应力损失现象,在潞安漳村矿进行了锚索预应力损失试验,得出锚索长度、直径、张拉程度、张拉机具、锚具以及煤岩体等因素均对锚索预应力损失产生影响,并提出相应解决方法,超张拉25%,以保证锚索预应力能够满足设计需求。     

锚索预应力降低的影响因素探讨

阐述了锚索支护的优越性，针对锚索预应力易下降的情况，结合工程实践重点分析了应力降低损失的因素，提出了锚索预应力的补偿措施，以提高预应力锚索体系的综合锚固效果。     

小孔径锚索预应力损失影响因素的试验研究

针对煤矿小孔径树脂锚固预应力锚索的特点,及锚索预应力损失的研究现状和存在的问题,采用理论分析、实验室与井下试验相结合的方法,研究了小孔径树脂锚固锚索预应力损失机理与规律。重点分析了锚索张拉和锁定过程中的预应力损失,及围岩变形引起的预应力损失。锚固系统导致的预应力损失包括锚口摩擦损失和锁定损失;对于特定锚固体系,存在最优限位距离,22 mm锚索的最优限位距离为11～13 mm;锚索长度、张拉油压、张拉机具、锚具及与机具的匹配性对预应力损失率都有不同程度的影响：一般锚索长度越小,预应力损失越大;限位距离偏小时张拉油压在20～30 MPa范围内,预应力锁定损失率最大,限位距离较适当时预应力锁定损失率随张拉油压的增大而减小。最后,提出保证锚索预应力的技术措施,包括施工前进行试验,得出最优限位距离,并对千斤顶进行改造;在锚索预应力设计时,应考虑一定比例的超张拉;当围岩松软破碎时,应增加托板、组合构件及护网的面积、强度与刚度。     

预应力损失对高预应力全锚索支护技术的影响

针对余吾煤业全断面强力锚索支护技术应用中预应力损失问题,借助有限差分数值计算程序FLAC,模拟研究了不同锚索预应力下围岩应力分布特征和支护效果,探讨了影响预应力损失因素。依据井下具体工程环境,统计分析了预应力损失范围一般为20%～25%,提出采用超张拉25%弥补预应力损失,并在井下全断面强力锚索支护中应用试验。实践结果表明:预应力的损失严重减弱了全断面强力锚索支护效果,采用超张拉技术后,设计的支护方案能有效地控制围岩变形。     

群锚效应下锚索预应力损失机理及对策

分析了群锚作用下相邻锚索之间的相互影响,得到了群锚作用引起的预应力损失大小,并提出了相应的工程应对措施。在集中预应力作用下,岩体坡面各点产生了不同程度的变形,后续施工的锚索在预应力施加过程中,在已完成锚索位置产生了纵向变形,该变形为引起群锚作用下预应力损失的根源,其大小与岩土体性质、锚索材质、锚索间距和自由段长度等因素有关。上述分析对于合理制定岩体坡面加固措施有一定的参考价值。     

锚索测力计在锚杆支护中的应用

锚索的预应力在锚杆支护系统中起着决定性的作用。而锚索在施加预应力过程中由于受锚索材质及巷道条件等因素的影响,存在一定量的预应力损失,严重影响了锚网索支护效果。用测力计可以准确获取预应力损失值,然后通过超张拉达到锚索应需预紧力。     

锚索超张拉理论研究与应用

锚索的预应力在锚网索支护系统中起着决定性的作用,为保证锚网索支护系统的施工质量,需对锚网索支护系统施加高预应力。而锚索在施加预应力过程中由于受锚索材质及巷道条件等因素的影响,存在一定量的预应力损失,这严重影响了锚网索支护效果。对于不同的巷道条件,以及同一条巷道不同的支护参数和施工机具系统其预应力损失值也各不相同。为充分发挥锚索在锚网索支护巷道中的作用,通过现场实测,准确获取锚索预应力损失值,在巷道施工过程中,锚索安装时提前对其进行超张拉,从而很好地解决了锚索预应力损失问题,使锚索主动支护效果得以充分发挥,确保了锚网索支护巷道的安全可靠性。     

锚索预应力损失变化规律的数值试验研究

采用数值仿真试验的方法,对锚索预应力及其损失的变化规律进行了研究。研究结果表明,锚索锁定后,锚索预应力的变化是由锚索和被锚介质相互作用造成的,锚索预应力的变化经过下降、回升和稳定三个阶段,期间预应力损失的主要原因是外锚头附近岩体的徐变。同时,对比分析了超张拉和补偿张拉对预应力损失的改善,为预应力锚固的工程设计和理论研究提供了参考作用。     

锚索预应力损失与控制分析

该文以山东某高速公路路堑边坡预应力锚索加固工程为例 ,对预应力锚索的应力损失进行了测试分析 ,阐述预应力损失的原因及控制办法 ,以保证锚索加固工程的效果     

锚杆预应力对巷道支护效果影响研究

为了确保矿井的安全生产,以理论分析为基础,分析了锚杆预紧力和预应力矩的关系。结合某矿的工作面概况,数值模拟了不同预紧力对锚杆支护的应力场影响和锚杆、锚索联合支护下的附加应力分布。研究得出,高预紧力作用下,锚杆产生的附加应力场较大,锚杆起到了主动支护的效果;在锚杆和锚索联合支护作用下,锚杆和锚索相交区域出现以锚杆为连续带、以锚索为骨架的网状结构,此时的支护作用显著。     

高煤帮巷道锚杆锚索支护合理预紧力匹配设计及应用

巷帮锚杆锚索预紧力不匹配是造成高煤帮巷道支护失效的重要原因之一。文章分析了某矿30211综采工作面回风巷帮锚索崩断射人事故原因,采用FLAC_^3D软件模拟了巷道采用锚杆、锚索联合支护时二者的匹配关系。结果表明：锚杆、锚索两种延伸率差别很大的材料用在同一条巷道的同一侧帮时,延伸率小的锚索承担的载荷较大,先破断; 锚杆、锚索预紧力联合作用在巷道帮部围岩表面及内部附近形成了大小不等的压应力区,随着预紧力的增加,压应力值和范围也在不断扩大; 锚杆的预紧力矩设定在200~300N?m之间,且锚索的预紧力设定在200~250kN之间,是比较合理的匹配方案。研究结果对高煤帮巷道支护设计和施工具有一定的指导意义。     

矿用锚索预紧效应分析及锁定计算

预紧力是影响锚固效能发挥的重要指标,为查明其关键作用与锚索张拉锁定的预紧机制,以ANSYS软件模拟方法,探讨了锚索预紧力高低对于锚固串群效应的影响机制,对比了张拉力与预紧力的区别与联系,通过构建拉簧串联模型,推导了锚索由张拉至锁定过程中各元件的受力变形,得出了预紧力形成的计算公式并给出了具体算例。研究表明：持压力越大、围岩越软、自由段长度越长、夹片跟进性能越好,预紧力越高,张拉力损失也越小。工程应用中应兼顾高预紧力的锁定形成及长期保持,综合采取超张拉、补偿张拉、优化自由段长度、匹配限位距离和改进限位方式、锚索注脂等措施,从而全面发挥锚索的支护性能。     

煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护技术研究

安阳煤矿1512工作面胶带巷沿5号煤层顶板掘进,煤层松散顶板破碎,巷道支护难度大。通过现场原位测试地应力大小和方向、顶帮煤岩体强度和节理裂隙发育情况、顶底板岩石矿物成分分析等手段,揭示巷道变形机理为煤层强度低且松散,顶板砂质泥岩完整性差,顶底板岩石黏土矿物含量高遇水易软化和膨胀,加之锚杆锚索预紧力低且护表构件面积小,锚杆锚索预紧力不能实现有效扩散,巷道初始支护强度低,以上因素综合影响致使巷道产生较大变形。针对性提出以提高锚杆锚索预紧力并增加支护构件护表面积为技术核心,设计了巷道支护方案,进行了现场试验,矿压监测结果显示,高预紧力锚杆锚索+喷浆支护的协同控制技术方案,基本解决了安阳煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护难题。     

复杂围岩环境下大断面巷道支护系统研究与实践

在高、低位复合顶板不同地质条件下及时调整锚杆(索)的支护参数是能否保证全煤巷道稳定的关键.采用离散元数值计算方法研究了大断面切眼在不同断面不同工况条件下的塑性区分布及位移,结果表明,在高位复合顶板条件下,加大锚索长度及预紧力是改善支护效果的重要手段;在低位复合顶板条件下,调整锚杆参数或变锚杆为短锚索是一种行之有效的方法.经过反复实践证明使用槽钢梁与锚索组合的支护效果明显优于钢带与锚索的组合,并将槽钢梁与顶板钢带垂直布置,与钢筋网组合使用,有利于实现载荷均匀化,可以明显改善巷道围岩环境.     

煤巷锚杆-锚索支护的预应力协调作用分析

在分析目前锚杆、锚索联合支护条件下施加预紧力时存在问题的基础上,提出了锚杆、锚索联合支护的预应力协调问题,并采用有限差分数值计算软件FLAC3D对锚杆(索)施加不同组合预紧力时围岩产生的应力场分布特征与规律进行了模拟分析。结果表明:预应力锚杆、锚索联合支护可以在巷道围岩锚固结构中形成相互连接、相互叠加的有效压应力区,随着锚杆(索)预应力的增加,压应力区的值和范围也相应地增加;锚杆端部的拉应力值和范围随锚杆预紧力矩的增加而增大,这种情况可以通过施加锚索预紧力进行平衡,锚杆预紧力矩越大,平衡其端部拉应力区所需的锚索预紧力越大;结合工程施工现状,合理的锚杆预紧力矩选择在300～400N.m,锚索预紧力为200～300kN比较合理。井下试验表明,合理预应力组合的锚杆锚索联合支护系统可以有效控制围岩变形。     

灰岩顶板巷道小煤柱尺寸确定及支护技术研究

辛置煤矿东四左翼采区开采10号煤层,基本顶为K2灰岩,为提高资源回收率,工作面间留设小煤柱。在地质力学参数测试和分析的基础上,理论分析和数值模拟确定了工作面合理小煤柱尺寸,设计了高预紧力锚杆锚索巷道支护方案,进行了现场试验。试验结果表明,6 m小煤柱设计宽度合理,巷道围岩应力较低;掘进期间锚杆锚索预紧力高主动支护效果好,锚杆锚索受力稳定,回采期间巷道两帮变形量可控,能满足工作面安全、高效开采的需求。     

深部开采软岩巷道围岩支护技术研究与应用

为了规范和优化大同矿区巷道支护设计,以大同矿区典型生产矿井为研究对象,采集了80个具有代表性的矿井地质钻孔参数,采用理论分析的方法对覆岩结构特征进行分类,基于大同矿区的覆岩结构特征,提出了以覆岩结构指数为主要指标的巷道顶板稳定性分类方法,并采用数值模拟方法对大同矿区地质条件下锚杆、锚索的联合支护特征进行研究。结果表明：在预应力一定的条件下,当锚杆和锚索长度超出其有效长度后其自由端和锚固端压应力区趋于分离;在锚杆、锚索拉应力允许范围内,提高预紧力有助于提升其锚固效果;锚杆、锚索的联合支护使巷道浅部和深部围岩形成连续的压应力区,有利于巷道稳定。基于巷道围岩稳定性分类和锚杆、锚索支护机理,对大同矿区回采巷道支护参数进行规范和优化,并在大同矿区塔山、同忻、燕子山等多座矿井推广应用,社会经济效益显著。

     

强力锚杆锚索联合支护预紧力匹配性试验研究

为了解决强力锚杆锚索联合支护时各自施加预紧力存在的匹配性问题,采用FLAC^3D数值模拟软件,对山西潞安环能股份公司漳村煤矿西下山回风巷在不同锚杆（锚索）预紧力下的围岩应力场分布规律进行了模拟分析。结果表明:预应力及其扩散是锚杆锚索发挥主动支护作用的关键因素;预紧力的施加在顶板表面形成压应力区的同时,也使得锚杆锚索的端部出现大小不等的拉应力区;当强力锚杆预紧力不低于85 kN且强力锚索预紧力不低于250 kN时,二者组合支护在顶板所形成的压应力区的连续性才具有支护作用,但是当锚杆预紧力大于140 kN或锚索预紧力大于350 kN后,再增加预紧力对压应力区的扩展效果不明显。根据数值模拟结果并综合考虑支护效果和施工工艺,建议进行强力锚杆锚索组合支护时,85~140 kN锚杆预紧力匹配250~350 kN锚索预紧力比较合理。     

高膨胀松软围岩巷道支护技术

为了解决高膨胀松软围岩巷道顶板变形量大、锚杆脱落失效等问题,利用工程类比分析、数值模拟等方法对高膨胀软岩巷道稳定性影响因素及锚杆支护技术进行了研究。研究结果表明:高膨胀松软岩层强度低,遇水易膨胀软化,是顶板破坏失稳的内因,围岩高集中应力及支护强度不足是外因,可通过优化巷道布置方式、加强支护提高巷道稳定性。研究确定了高膨胀软岩巷道树脂加长锚固锚杆锚索组合支护方案,主要参数为:锚杆间排距800 mm×900 mm,锚杆预紧扭矩不小于400 N·m;锚索间排距1 600 mm×1 800 mm,每排2根,锚索预紧力为200~250kN,并将设计支护方案进行了现场试验,取得了良好的支护效果。