基于扩孔锚固的参数优化分析及力学性能试验研究北大核心

针对软弱煤岩体锚固性能差、锚固力低的技术难题,提出采用锚固孔扩孔锚固的方法提高锚固力;采用数值模拟方法分析了钻孔围岩、锚固剂及锚杆的力学特征,并对扩孔参数进行优化分析;结合实验室树脂锚固剂的锚固效果试验,确定了扩孔段长度120 mm,最大扩孔直径58mm为最佳扩孔参数,并研发了扩孔装置。实验室锚杆拉拔对比试验表明:扩孔锚固所能提供的抗拔力显著高于正常锚固,平均锚固力增大1.63倍,且在锚固剂与钻孔围岩脱粘后,锚固力衰减较小;扩孔段锚固体对钻孔围岩具有“压密-破坏-压密”的循环过程,表现出“延性破坏”特性,避免锚固力出现较大幅度的衰减。     

锚杆锚固对裂隙岩体力学特性影响试验研究

采用不锈钢棒作为锚杆模型材料,采用水泥砂浆,制作含30,45,60和90°倾角且长度不同的裂隙试件,进行室内单轴压缩试验,研究裂隙倾角、裂隙长度等因素对加锚裂隙岩体力学特性及变形特征的影响,锚固方式分为无锚固、全长粘结锚固及预应力锚杆锚固。试验结果表明:加锚裂隙试件的峰值强度大致与裂隙倾角成正比关系;裂隙长度对无锚试件的强度及变形特性影响较大,而对加锚试件的影响较小;与无锚试件相比,加锚试件的弹性模量、峰值强度、残余强度均有不同程度的提高,且韧性增强,表现出延性破坏特征;全长粘结锚固及预应力锚杆锚固能够显著提高裂隙岩体的力学强度,增强裂隙岩体抗变形能力,有效抑制裂纹的扩展、贯通。锚杆的"锚固嵌锁"作用,能够提高破碎岩体的完整性,增加岩土工程的整体稳定性。     

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。     

锚杆锚固特性试验研究

对不同的锚杆类型在不同条件下进行锚固力拉拨试验,得出了不同类型锚杆的锚固特性,特别是对影响砂浆锚杆锚固力的各种因素,如水灰比、灰砂比、龄期、杆体强度进行了试验研究,为巷道及采场进行锚杆支护提供了试验参数。     

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.     

煤岩体相似材料变形特性及渗透特性试验研究

通过制作煤岩体相似材料,利用重庆大学自主研发的含瓦斯煤岩热流固耦合三轴伺服渗流装置,研究了三轴应力状态下的变形特性及其渗透特性的关系。研究表明:煤岩体相似材料的力学性质和煤岩体存在一定的相似性;试件的渗透特性与其变形性质有关,渗透率与体积应变有关,体积应变增大渗透率降低。     

宽厚煤柱煤岩体流变力学特性试验研究

煤柱煤岩体的流变试验是确定煤柱长期强度的基础 ,也是评价煤柱长期稳定性的重要依据。本次试验以兴隆庄煤矿的深部宽厚煤柱为研究对象 ,详细分析了煤岩体的蠕变特征、长期强度、破坏特征 ,以及煤岩体结构和围压等因素对流变特性的影响     

锚固节理煤岩巷道的损伤力学研究

岩体结构工程的稳定是矿山安全生产的前提和重要课题,岩石损伤力学及适合各种工程条件的计算软件为岩体工程研究提供了科学的理论和技术途径.本文利用岩石损伤力学理论,对锚、索加固节理岩体的损伤破坏进行了理论分析,建立了加锚、加索节理岩体贡献刚度矩阵的理论模型.利用ABAQUS数值计算软件,对节理煤岩巷道进行了支护方案优化设计,分析了支护岩体结构的损伤特征,总结了支护岩体结构的损伤变化规律.结果表明,利用岩石损伤理论和数值计算方法,可以实现岩体结构工程的支护优化设计,有效控制围岩损伤破坏的范围和程度.     

可回收树脂锚杆锚固段锚固特性研究

通过ANSYS模拟出锚固段与围岩接触面上剪应力τ和正应力σ的分布曲线和相应数据,得出该锚杆的主要锚固作用发生在锚固段的深部;锚固段底部处于挤压膨胀状态,由库仑准则可知,接触面上正应力提高了锚固段围岩的抗剪强度.     

锚杆扩孔技术及锚固力试验研究

在锚固长度与条件相同的情况下,在实验室中制作圆柱形混凝土试体,对一般锚杆钻孔的锚固力与锚杆钻孔扩孔后锚杆的锚固力进行了对比试验,并进行了相应的理论计算,认为锚杆钻孔扩孔应用于采矿工程岩体巷道中是可行的,能使锚固体和岩体共同作用的效果更好,充分发挥锚杆支护的性能,大大提高其锚固力.增加扩孔段个数效果会更显著,尤其在锚杆的锚固长度受限、受振动时易松脱的情况下,锚杆钻孔扩孔后能发挥更大的作用.     

采动影响下煤岩体锚固效果研究与应用

以大同煤矿集团晋华宫矿采动影响巷道为背景,采用FLAC3D有限差分软件,建立了采动影响下巷道煤岩体开挖支护模型。对比分析了煤岩体中锚固巷道开挖过程中的变形特征,得出锚杆在煤体中的锚固效果明显弱于岩体中的锚固效果,煤体中采用三维锚杆索联合支护时锚固效果会明显提升。     

考虑脱锚的全长锚固锚杆典型工况力学特性分析

全长锚固锚杆存在连续变形承载、非连续变形承载和拉拔承载3种典型工况。为系统研究全长锚固锚杆在不同典型工况下的力学特性,利用经过验证的数值模拟方法以及开发的脱锚算法开展数值试验,分析不同连续变形量级、不同裂隙参数与不同围压拉拔条件下全长锚固锚杆的轴力与剪应力分布规律,以及脱锚对不同工况条件下锚杆力学特性的影响。研究结果表明:(1)在连续变形工况下,全长锚固锚杆的轴力沿杆体先增大后减小,中性点以外剪应力指向锚杆头部,逐渐减小;中性点以里剪应力指向锚杆尾部,先增大后减小。锚杆头部脱锚后,中性点向锚杆尾部转移,脱锚范围轴力与剪应力基本为0。(2)在非连续变形工况下,全长锚固锚杆轴力峰值与裂隙对应。脱锚前轴力与裂隙张开位移呈正比,剪应力在裂隙位置达到峰值,向两侧呈指数衰减,但方向相反;在裂隙位置脱锚后,轴力在脱锚段保持最大值,剪应力在脱锚范围两侧达到峰值,脱锚范围两侧剪应力方向相反。(3)在拉拔工况下,全长锚固锚杆的初始拉拔力快速增大,渐进脱锚后拉拔力表现为锯齿形升降,完全脱锚后拉拔力迅速衰减。峰值和残余拉拔力随围压而增大。未脱锚时轴力与剪应力从锚杆头部向尾部呈指数衰减;部分脱锚时轴力在脱锚段达...     

地下洞室锚固结构的力学特性与锚固机理研究

将岩体、金属锚杆、砂浆胶结材料看作一种锚固岩体复合增强材料,通过能量等效的原理,建立岩体复合增强材料的层状模型,定量分析和研究锚固岩体的等效力学性质。在此基础上,针对地下洞室的扇形锚固结构,认为随着锚固深度的增加,锚杆的间距也随之增加,因此地下洞室锚固岩体的等效力学性质将随着锚杆间距的变化而变化,通过上述方法可以建立起地下洞室锚固岩体的等效力学参数与锚固深度之间的函数变化关系,并利用有限元方法计算了地下洞室锚固结构的等效性质,验证了理论分析的结果。上述问题的解决将对地下洞室的扇形锚固支护中的锚固机理有更清楚的认识。     

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。     

高温后裂隙岩体锚杆锚固相似模拟试验研究

为研究高温后裂隙岩体锚固的一些机理,模拟现场情况制作试验模型进行单轴抗压试验.通过对试验结果的研究与分析,得到经历高温后的锚固岩体的一些力学特性变化规律.     

软弱破碎煤岩体封注一体机理与新型封注装置设计

传统的封注装置及方法在软弱破碎煤岩体巷道的应用中存在操作烦琐、封孔效果差、注浆压力低等问题.设计一种新型封孔注浆装置,通过分析其封孔与注浆工作机理,分别建立新型封注装置及注浆孔受力力学模型,得到注浆压力及封孔长度的合理范围;采用理论分析与数值模拟相结合的方法,以封孔胶套受力、变形特征为主线,依据封孔胶套与孔壁接触特征,...     

加锚节理岩体锚杆抗剪作用中的力学特性研究

采用ANSYS有限元软件,建立了加锚节理岩体的三维数值分析模型,当锚杆的横向导轨作用发生时,对其受力及形变特性进行了深入分析。研究结果表明,两节理附近锚杆承受剪切相反的扭转力矩的作用,节理处也是其最大剪应变分布区;节理两侧锚杆存在上下拉压相反的轴向应力及应变;模型前后方向锚杆产生均衡的作用力及均衡应变。     

双锚固自旋锚杆抗拔力理论分析与试验研究

该文对双锚固自旋锚杆的破坏模型进行简化,分析其自旋段裸锚力的组成,对裸锚力理论公式进行推导,并提出一种裸锚力简便计算公式;通过室内和现场试验,测试了双锚固自旋锚杆的裸锚力大小,并验证了裸锚力计算公式的正确性与利用其初锚力实现锚杆快速安装与施工的可行性。     

基于锚杆拉拔的临界锚固长度测试研究

基于锚杆拉拔锚固段受力分布规律及杆体屈服强度,提出了临界锚固长度的确定方法,并进行了数值模拟和现场拉拔试验进行验证。数值模拟表明,锚固段临界锚固长度是存在的,现场拉拔结果表明,基安达矿回采巷道顶板临界锚固长度为0.9 m以上,帮部临界锚固长度为0.7 m。     

破裂岩体承压注浆加固力学特性试验研究

在完整岩样单轴压缩试验的基础上,采用自制注浆系统对破裂岩样进行了承压注浆加固和固结体的力学特性试验,并利用 KH-3000视频仪对注浆加固前后岩样的微观结构进行了观测和分析。研究结果表明：破裂岩样存在大量的贯穿裂隙,岩样破坏以张拉破坏为主;承压注浆后,破裂岩样的张拉和倾斜破裂面得到了不同程度的充填和固结,其强度与破裂岩样残余强度相比有较大的提高,但强度恢复系数不高;承压注浆能够促进破裂岩样的变形由脆性向延性转化,并使其侧向变形和轴向变形趋于协调;围压水平对浆液注浆量、岩样径向应变、注浆固结体强度及强度恢复系数有着很大影响,随着围压的增大,加固效果显著增强。