按共同变形原理计算地锚工程中粘结型锚头内力

粘结型内锚头抗拔力的计算是地锚工程设计中的一个关键问题。本文提出了一种考虑锚杆、浆体和岩土间共同作用的计算模型,给出了锚头内力分布和力的传递规律的理论解,为进一步分析地锚在岩土中的锚固特性,发展锚固工程设计方法提供了工具     

地锚工程中粘结型锚头锚固特性的探讨

粘结型内锚头抗拔力的计算是地锚工程设计中的一个关键问题。本文对现有设计计算方法进行了综合分析,并且运用文献[7]所提出的考虑锚杆、浆体和围岩共同变形的计算模型和计算程序,对地锚设计中浆体切向刚度系数的取值及岩土体变形模量对锚固段内力分布的影响等问题进行了探讨。     

新型钉式双锚头压环锚杆锚固机理及工程应用

提出一种新型钉式双锚头压环锚杆，此种锚杆通过双锚头来提高锚固力，即：第一锚头起导向作用，第二锚头与围岩作用，提高锚杆的锚固力，在软岩中第一锚头有直接锚固作用。通过调整压环与锚头之间的距离来确定锚杆的锚固长度。还介绍了此种锚杆的技术参数，并与砂浆锚杆与管缝锚杆进行试验对比，发现钉式双锚头压环锚杆具有锚固力大，后期锚固可靠。锚杆受力后移出量小，能有效地加固围岩，阻止围岩变形，且安装打设迅速，并可立即承载，锚杆各部位结构设计合理，功能齐全，适应性强等特点。通过在大雁局三矿现场应用表明，其现场应用效果较好。     

双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用

为了探究双锚固段新型锚索的锚固机理,从结构形式入手,分析受力模式与设计计算方法,采用有限差分数值软件进行数值模拟,建立不同外锚固段长度、自由段长度及内锚固段长度双锚固段新型锚索数值模型。在外锚头段锚固力不断损失时,新型锚索三段长度变化对锚索各段轴力、灌浆体与孔壁之间接触面上的剪应力影响规律研究,并通过工程实例验证。研究结果表明:(1)当外锚头锚固力损失时,外锚固段轴力自外锚头处开始逐渐降低,外锚固段灌浆体与孔壁间剪应力自外锚头处开始逐渐发展;(2)将外锚头锁定的预应力进行卸载的过程中,量测内锚固段注浆体的应变基本保持稳定,表明外锚头施加的预应力已完全由外锚固段与孔壁间粘结力承担,避免了因外锚头失效导致的锚索预应力损失,整个锚固系统实现了反向自锁的功能;(3)外锚头锚固力损失相同时,外锚固段长度越短,自由段锚索轴力变化越大;(4)新型锚索自由段长度大4 m。研究结果对正确分析双锚固段新型锚索加固作用机理和锚固工程设计具有一定的参考价值。     

预应力锚索荷载分布机理原位试验研究

根据悬索桥隧道式锚碇系统预应力岩锚原位试验及数值模拟结果,分析了锚固长度、自由长度、注浆性质以及锚注体与围岩接触方式对岩锚极限抗拔力和破坏形态的影响。阐释了锚索的根状效应和围岩应力场分布形态,提出安全储备系数概念。研究结果表明,极限抗拔力的提高主要依赖于上述参数综合作用。自由长度对围岩有效传递和分散围岩应力有关键作用,和锚固长度共同控制岩锚的破坏形态;在锚碇系统中,和初始预应力一起确定了岩锚参与荷载分担的贡献值和时机。     

全长黏结锚杆底部锚头作用效果的试验和计算模型

 在岩石基础全长黏结锚杆的底部安装锚头,可以起到减少锚固长度、增强锚固系统上拔承载能力的效果。为定量评价锚头对锚杆抗拔能力的提高效果,设计2组不同长度的锚杆,其中一组在底部安装锚头,对比分析增加底部锚头后锚杆轴力沿深度变化曲线。研究锚头安装位置与锚固长度、锚杆直径、锚杆–砂浆界面剪切刚度之间的关系。试验结果表明：对全长黏结锚杆,由于荷载自上而下传递,当锚固长度较短时,底部锚头在较小荷载作用下就发挥作用。根据含有底部锚头锚杆的轴力曲线特征,提出锚头的作用等效于锚固长度增加的假定,并建立含有锚头作用效果的计算模型。与实测数据相比较,该模型可以很好地定量预测锚头的作用效果。     

现有结构实验室内新建大型多功能结构试验平台设计与施工研究

在华南理工大学现有结构实验室内新建2 000t大型多功能结构试验平台,平面尺寸为10m×12m,地下操作室深3.8m。结合结构分析与试验需求,对试验平台扩展锚固台、设备钢-混凝土组合底梁等关键部件进行了研究,在扩展锚固台上采用同时包含锚孔和锚槽的地锚系统;克服场地限制条件,采用逆作法完成了试验平台下部基础的施工,成功安装底梁钢构件以及地锚系统。新建试验平台与原有反力架结合,满足多种试验需要。可为其他高校及研究机构新建大型结构试验平台提供参考。     

南阁大桥预应力多锚头锚固区受力分析

本文以东莞南阁大桥预应力锚固区为研究对象,利用ABAQUS对预应力多锚头锚固区进行三维有限元仿真分析,计算单向多锚头的群锚布置方式下的锚顶位移-基底反力曲线,归纳得到不同单向群锚布置方式下的锚固区极限承载能力的单向群锚系数,为实际群锚应用提供分析基础。     

预制内锚头新型锚索锚固性能研究及工程应用

为了探究高路堤、深路堑边坡锚固系统耐久性以及锚固效果,研制一种预制内锚头新型锚索,从其结构设计、锚固机制及结构特点入手,分析其受力模式与计算方法,并通过室内足尺模型试验,对比分析传统压力集中型锚索和新型锚索锚固效果,试验结果表明:(1)一个预制锚头可承载1860级4f15.2 mm钢绞线的锚固力,而一个传统的压力型锚头承载体只能提供1860级2Φ15.2 mm钢绞线所承受的锚固力;(2)预制内锚索头新型锚索延缓塑性变形发生突变的荷载是传统压力集中型锚索的1.6倍;(3)预制内锚头新型锚索锚头注浆体压应变分布范围约是传统拉力集中型锚索的0.5倍;(4)传统压力集中型锚索承压板前为最大压应变区,最大压应变为1 219.7με,而新型锚索预制内锚头尾部为最大压应变区,最大压应变为309.5με;(5)通过工程实例验证,预制内锚头新型锚索锚固力最大提高54.07%,明显提高了锚索的锚固力。试验结果对正确分析预制内锚头新型锚索加固作用机制和工程设计应用具有一定的参考价值。     

锚固长度对深埋回采巷道支护效果影响规律

以淮南矿区潘三煤矿17102(3)运输顺槽地质条件为背景,采用FLAC 3D计算软件对深埋回采巷道围岩稳定性进行模拟计算,获得不同锚固形式对深埋回采巷道围岩稳定性影响规律,并结合现场不同锚固区围岩变形实测,获得全长锚固支护对巷道围岩抗变形能力有更好的提高,全锚支护下巷道围岩变形整体增加但速率较为平缓,而端锚支护下巷道围...     

The research of design method for anchor cables applied to cavern roof in water-rich strata based on upper-bound theory

In this study, we use the upper-bound method to develop a collapse failure mechanism of the roof surrounding rock of semicircle arched roadway, with a consideration of the water pressure in the stratum and the support from anchor cables. We consider a cavern with a semi-circular roof and straight walls in a water-rich stratum as a case study. A design method is presented for the required length of and the pre-tightening force of anchor cables on the cavern roof, based on the Hoek–Brown criterion. We analyse the effects of factors such as the cavern width, the pore-water pressure coefficient and the specific weight and the compressive and tensile strengths of the rock mass using established sensitivity indexes for the factors that affect the design parameters of anchor cables. We provide recommendations for controlling the surrounding rock in practical engineering applications for actual scenarios. The design method is used to determine the parameters of anchor cables for the roof of a primary drainage pump station in a mine. The designed anchor cables are used to effectively control the deformation of the surrounding rock. The results show that at the early stage of the excavation of a cavern, the collapse of the surrounding rock of the roof can only be effectively controlled using anchor cables with lengths that meet the design requirements and to which a sufficient pre-tightening force has been applied. In addition, the required length of anchor cables increases with the cavern width, the pore-water pressure coefficient and the specific weight of the rock mass and decreases as the compressive strength of the rock mass increases. The cavern width has the highest sensitivity among the influence factors for the length of anchor cable. Furthermore, the required pre-tightening force for anchor cable for the roof decreases as the tensile and compressive strengths of the rock mass increase and increases with the pore-water pressure coefficient, the cavern width and the specific weight of the surrounding rock. The cavern width also has the highest sensitivity among the influence factors for the pre-tightening force. Finally, the cavern shape and width should be carefully selected for the design and construction of a cavern with weak surrounding rock in a water-rich stratum. The intactness of the surrounding rock should be improved by using high-strength and high-toughness anchored supporting components, applying a high pre-tightening force to the anchored supporting components and using grouting reinforcement to mitigate the effect of water. In this way, relatively good control of the surrounding rock can be realised.     

特厚煤层掘进工作面冲击地压综合监测预警技术研究

以近年来特厚煤层掘进工作面冲击地压事故为工程背景,通过事故现场勘查对其发生冲击地压的机理进行研究,提出了基于围岩动态结构演化的掘进工作面冲击地压事故分区:即迎头区、塑性圈动态演化区、塑性圈稳定区。通过研究各区域冲击地压发生机理和可监测特征,提出了采用"围岩震动、围岩应力动态、锚杆锚索支护力和煤体钻屑量"进行四位一体的监测预警特厚煤层掘进面冲击地压实时危险性的学术思想,并通过现场实践得出了工程上监测预警特厚煤层掘进工作面冲击危险性的方法和指标。将研究成果分别应用于陕西、河南等矿区特厚煤层工作面掘进期间的冲击地压监测预警,有效预警了掘进期间的冲击危险并及时采取了卸压解危措施,保证了工作面的安全开采。     

侧部岩溶隧道围岩与支护结构力学特性分析

岩溶区隧道因受岩溶的影响,其围岩与支护结构力学特性与一般隧道存在较大区别.以忠垫高速公路某岩溶隧道为背景,采用三维快速拉格朗日法,对侧部岩溶隧道施工过程中的围岩位移、应力、塑性区和锚杆轴力及喷混凝土层力学特性进行研究,并将计算结果与现场监测结果进行了比较分析.结果表明,隧道开挖后,围岩分别向溶洞和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形.塑性区主要集中在隧道的周围和溶洞的左右侧部.隧道与溶洞之间的围岩应力集中程度较高.靠近溶洞侧的锚杆轴力及喷混凝土层轴力和弯矩要比其他位置的相应值都要大.     

早强锚杆在高地应力层状软岩隧道中的应用研究

以在建的成都-兰州铁路杨家坪隧道为工程依托,选取条件基本相同的30m典型围岩区段为试验段,对普通锚杆、早强锚杆支护时的洞周位移、围岩与初支接触压力、型钢拱架应力及其锚杆轴力进行实测对比分析,探讨了早强锚杆在高地应力陡倾层状软岩隧道中的作用机制。结果表明：高应力软岩隧道中锚杆轴力为拉力,早强锚杆比普通锚杆轴力更大,可以使隧道洞周位移减小40%|早强锚杆使隧道边墙围岩压力和钢架拱顶应力减小,围岩压力分布和钢架受力趋于均匀|早强锚杆通过注浆材料深入围岩,可以提高围岩层面强度|及时发挥锚固作用,抑制了围岩渐进破坏过程,从而减小围岩塑性区|加长了锚杆的拉拔长度,减小围岩与初支接触压力,改善隧道支护的受力状况,有效地控制隧道变形。     

无粘结锚索的应用和对其永久性的担忧

上世纪80年代初,锚索加固工程要求安装观测锚索,大变形岩体的加固要用无粘结锚索,工程需要催生了国内的无粘结锚索。当时还没有无粘结钢绞线,只能用光面钢绞线自制,因此,无粘结锚索很不规范。90年代初国内水电建设引进了无粘结锚索的规范结构和施工工艺,并迅速得到推广。然而,在工程应用中过于简化,把双层隔离层改为单层,把充满并可随时补充防锈油脂的防护帽用混凝土或水泥砂浆替代,永久性难以保证,给工程的安全埋下隐患。无粘结锚索的钢绞线不与围岩粘结,锚索对岩体的加固完全依赖其拉力,锚索的拉力又仅仅依靠夹片对钢绞线的夹持力,在上百年的高应力作用下,夹片及其夹持的那段钢绞线产生了徐变和锈蚀,必将减小锚索对岩体的支护力。在用无粘结锚索加固的公路边坡中,因雨水冲动格构下的风化石和泥土,锚索失去了拉力,边坡缺少支护力而失事的工程已不止一例     

屈服锚索的抗震作用

屈服锚索是预应力锚索大家族中的一个新成员,它的受力特点是在保持支护力恒定的前提下允许围岩变形。当地下洞室遭受爆炸荷载或地震力等动载作用时,以围岩的变形动能来削减动载冲击作用的峰值,以柔性克刚的理念来提高洞室抗动载的能力。它不仅可用于国防工程的加固和改造,也可广泛用于采矿工业中遭受采动影响的巷道和洞室的支护,也可用于抗震工程的加固。在大变形边坡和洞室的支护中也有广泛的应用前景。     

隧洞支护效应的探讨

基于弹性理论,对隧洞开挖后和进行喷锚支护后的应力和塑性变形进行分析。运用FLAC 3D模拟了隧道开挖与支护过程中的力学行为,得到隧道在无支护和喷锚支护作用下围岩的塑性及应力变形情况。结果表明,在喷锚支护中,对锚杆施加预应力,其值为当隧道塑性区消失时所需支护力的大小。这种支护提高了围岩的自承能力,使围岩塑性区的扩展在隧道开挖不久就得到有效抑制,能有制止隧道围岩的进一步破坏。     

地下洞室隐式锚杆柱单元的三维弹塑性有限元分析

本义根据地下洞室锚杆与围岩固结联合作用机理,提出了一种锚杆与其周围固结岩体组合形成的隐式锚杆柱单元。因为该单元隐埋在岩体有限单元中,因此有限元网络划分不受锚杆布置的影响,便于不同布锚方式的研究计算,大大加快了锚杆有限元计算的速度。对某地下工程实例的分析,证明这种计算模式充分反映了锚杆支护对于围岩稳定的支护效应。