全长粘结式锚杆受力特性研究

目前,全长粘结式锚杆在各种岩土工程中已得到广泛应用,但由于其锚固机理和受力特性的复杂性,使得在设计和应用上还存在一定的局限性。为此,从研究全长粘结式锚杆和围岩的作用机理入手,深入探讨其锚固机理和受力情况,推导出了全长粘结式锚杆的径向及切向锚固力,进而为全长粘结式锚杆的设计和工程应用提供了参考依据,具有重要的理论与工程实际意义。     

隧道围岩中全长粘结式锚杆受力的非线性分析

为分析隧道围岩中全长粘结式锚杆锚固界面剪切作用的非线性特性及其受力特性,建立了锚固界面剪应力与剪切位移的双曲正切函数模型,推导了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的荷载传递方程,采用有限差分方法和Newton迭代公式建立了锚杆受力特性计算方法,并采用典型隧道工程锚杆试验实测结果进行了验证。在此基础上,分析了围岩变形作用下全长粘结式锚杆的轴力和界面剪应力分布特征,探讨了锚杆长度、界面剪切强度和初始剪切刚度、围岩位移释放系数等因素对锚杆受力的影响。研究结果表明：①双曲正切函数模型采用单一函数曲线刻画了界面剪应力与剪切位移的非线性关系及锚固界面剪切刚度演变规律,可有效描述隧道围岩中全长粘结式锚杆的受力特性;②锚杆锚固力随着锚固长度的增加而逐渐增大,但其锚固长度存在临界值;超过临界值后,锚杆锚固力基本不变;③随着界面剪切强度和刚度的增加,锚杆锚固力逐渐增大,中性点位置移向临空面一侧,界面剪应力向临空面和锚杆末端聚集;④围岩位移释放系数越小,锚杆支护后所提供的锚固力越大。实际工程中,宜根据围岩稳定状态及所需锚固力大小,合理确定锚杆支护时机和长度。     

全长固定式锚杆支护机理讨论

在地下工程中,锚杆支护是一种有效的、低成本的支护手段。各国都十分重视锚杆支护机理和设计方法的研究工作。本文对全长固定式锚杆作了一些理论探讨。 文中讨论了锚杆轴向力分布、岩体所受剪力以及剪力作用下的锚杆附加应力场、位移场的特点。并指出在硬岩和软岩中锚杆支护机理是不同的。锚杆与围岩的弹模比对支护效果有重要影响。 文中给出了锚杆支护参数的选择方法。     

全长树脂锚杆在拉拔荷载作用下的轴向力分析

为进行拉拔荷载作用下围岩剪应力和锚杆轴向力的分析,以Mindlin位移解为理论基础,基于理想弹塑性荷载传递模型,得出围岩剪应力分布与位移关系曲线,并结合某金矿具体工程实例进行验证分析.应用FLAC3D进行树脂锚杆拉拔实验模拟,分析锚杆在不同拉拔荷载作用下轴向力及围岩塑性区的分布情况,并与理论分析进行对比.研究表明:拉拔...     

全长粘结型锚杆支护后围岩应力和位移的线弹性分析

本文将文献〔4〕所得围岩作用于全长粘结型锚杆的剪力均分于锚杆微段的围岩体积内,并假设原岩应力处于二向等压条件下,推导出圆形井巷在全长粘结型锚杆支护后围岩中应力和位移的表达式,然后对所得结果进行了分析讨论。     

全长粘结式锚杆锚固性能试验研究

全长粘结式锚杆的锚固作用与围岩变形程度密切相关,其作用机理十分复杂.本次试验采用室内锚杆试验机对该类型锚杆的受力变形特征进行了试验分析,揭示了全长粘结式锚杆的受力特点及破坏规律.     

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,...     

锚固岩体中锚杆预紧力的作用

运用岩土塑性力学、材料力学等基本知识,对锚杆支护中预紧力作用作了论述,揭示了锚杆与锚固岩体的相互作用机理。指出锚杆支护中合理的预紧力可以提高锚固岩体的抗剪力和抗拉能力,改善其力学性能,从而有利于保持巷道围岩的稳定。     

拉拔状态下全锚锚杆轴向应力分布规律研究

锚杆轴向荷力分布研究是个应关注的课题,由于围岩物理力学性质的复杂性,使得深入到围岩中锚杆的受力情况也变得很复杂,时至今日对锚杆的受力机理仍然认识有限。文章通过拉拔试验得出锚杆轴向力与锚深的关系,锚杆轴向力与外载荷的关系、并首次提出了关键外载、外载阂值、轴向应力传递速率的概念。     

全长粘结式锚杆锚固机理及受力特性分析

全长粘结式锚杆支护是各种岩土工程广泛应用的支护形式,但由于对全长粘结式锚杆的锚固机理和受力特征认识不清,使其在设计和应用上存在一定的局限性。从研究全长粘结式锚杆和围岩的作用机理入手,深入探讨其锚固机理和受力情况,进而为全长粘结式锚杆的设计和工程应用提供参考依据,具有重要的理论与工程实际意义。     

锚固岩体中锚杆预紧力的作用

运用岩土塑性力学、材料力学等基本知识，对锚杆支护中预紧力作用作了论述，揭示了锚杆与锚固岩体的相互作用机理。指出锚杆支护中合理的预紧力可以提高锚固岩体的抗剪力和抗拉能力，改善其力学性能，从而有利于保持巷道围岩的稳定。     

横向简谐荷载作用下端锚黏结式锚杆黏结性试验研究

由于采动荷载和爆破荷载对已有支护锚杆产生影响，因此迫切需要研究锚杆在动荷载作用下的微观力学特性及黏结性变化。从工程实际出发，现场监测锚杆工作状态下轴力变化和爆破荷载作用下锚杆周边围岩振动信息，并开展探索性室内试验。通过室内试验获得锚杆在轴向荷载作用下横向固有频率振动后的振动强度与工作龄期耦合作用下锚杆黏结性衰减规律的拟合计算式。研制了横向简谐荷载作用下端锚黏结式锚杆模型试验装置，采用均匀设计方法，考虑锚杆长度和锚杆直径两个影响因素，通过动态监测系统获得了横向简谐荷载作用下锚杆应力沿锚杆长度的分布规律、锚杆应力分布与拉拔力的关系，以及剪切应力与位移的关系。最终采用大型有限差分软件FLAC3D，建立了锚杆与围岩相互作用的力学模型。     

锚杆预紧力在巷道围岩中的力学效应

针对巷道围岩稳定性控制中的整体锚固结构,分析了预应力锚杆的力学作用机理.预应力锚杆施加于围岩之上的预紧力所产生的横向挤压作用,是围岩形成整体锚固结构的必要条件.基于固体力学中的Boussinnesq研究了单根预应力锚杆作用下围岩中应力以及相应的横向挤压力的计算方法,建立了2根预应力锚杆共同作用下二者之间横向挤压力的理论计算公式.结果表明,2根锚杆之间的横向挤压力与锚杆预紧力成正比,与计算位置到锚杆安装位置的距离成反比;预紧力产生的横向挤压力在2根锚杆正中间位置最小;横向挤压力的大小除与围岩的泊松比有关外,还与锚杆安装密度、有效长度等有关.研究结果在塔山煤层巷道支护设计中得到应用.     

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...     

全长粘结型锚杆杆体的受力分析

本文以二向等压下的圆形巷道为条件,分析了弹性围岩和塑性区围岩内全长粘结型锚杆杆体的受力规律,给出了杆体表面剪应力、杆体轴力和中性点处半径的计算公式,得到了与井巷锚杆支护光弹性模型实验相同的杆体受力规律。根据所给出的计算公式,对一个砂浆锚杆支护实例进行了支护参数校核。     

锚杆轴向受力的神经网络识别方法

借助MATLAB数值分析软件,基于BP算法的误差逆传播网络,建立了巷道锚杆支护参数与锚杆轴力之间的映射关系。经过构建的神经网络平台的拟合可以较准确地得到支护锚杆的轴力,可用于对锚杆轴向受力状态的识别和巷道支护状况的评价,在巷道围岩稳定性和锚杆支护效果的监测中有一定的参考价值。     

锚杆支护的光弹性实验研究

本文论述了用光弹性实验方法探索锚杆支护作用机理的实验概况及观测结果。根据实验结果,分析和讨论了锚杆和井巷围岩的相互作用,对全长粘结型锚杆所受围岩的剪应力进行了探讨,并从剪应力的产生原因、大小、方向及沿锚杆长度方向的分布规律,阐述了全长粘结型锚杆的“中性点理论”。     

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。     

弱胶结富水巷道合理支护技术研究

为了解决大南湖西五矿围岩胶结性差、顶板含水量大导致巷道支护困难的问题,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,进行了现场锚固性能测试,分析了随顶板岩层含水量增加,采用架棚支护、锚杆支护和锚杆锚索联合支护3种支护方式时巷道围岩变形规律和支护体受力特征。研究结果表明:在现场围岩条件下锚杆、锚索可以达到规定的拉拔力;顶板含水量较大时采用架棚支护围岩变形严重,梯形棚发生结构性失稳,而锚杆锚索联合支护可以有效减弱在水作用下锚杆轴向力的降低,大幅减小围岩变形。现场观测结果显示锚杆锚索联合支护围岩控制效果显著。