锚杆拉拔试验的意义

本文通过对端锚锚杆、部分锚固锚杆在拉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检验锚杆安装质量和评估锚杆锚固能力提供了理论依据。     

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.     

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。     

全长锚固玻璃钢锚杆应力分布规律及 影响因素研究

为揭示全长锚固玻璃钢锚杆界面应力传递规律,进行玻璃钢锚杆全锚模型试验,获得锚杆拉拔试验轴力和剪应力分布规律;采用PFC颗粒流数值模拟软件对锚杆应力分布规律进行细观研究,得到锚杆所受荷载、锚固剂弹性模量和锚杆弹性模量对锚杆应力分布影响规律。结果表明:在弹性黏结阶段,锚杆拉拔端口到锚固末端剪应力大小呈先增后减的趋势,剪应力最大值距离拉拔端较近,锚杆轴力却逐渐减小;拉拔荷载越大,剪应力、轴力均越大;锚固剂弹性模量越大,锚杆剪应力越集中,轴力变化程度越大;锚杆弹性模量越大,剪应力最大值越小,轴力越大,轴力分布相对集中。     

基于锚杆拉拔试验优化锚固承载特性研究

为提高深部软岩巷道锚杆支护承载能力,有效控制巷道围岩变形,采用锚杆拉拔正交试验对锚固承载特性影响因素进行研究,分析不同影响因素作用效果,并以试验结果为依据针对性提出高预应力全长锚固支护技术,研发了预应力全长锚固锚杆,通过理论计算对预应力全长锚固围岩承载能力加以分析,并以潘三煤矿17102(3)工作面回风巷道为工程背景,采用数值模拟和现场试验方式与传统加长锚固支护、全长锚固支护进行对比验证。研究表明：锚杆拉拔失效首先发生在锚固体与试块黏结界面,锚杆拉拔锚固失效经历了弹性—塑性—破坏的动态阶段,不同锚固因素产生锚固效果不同,在拉拔失效发展过程中的体现也有所区别。其中试块强度和锚杆预应力对锚杆极限拉拔力影响程度显著,并且极限拉拔力的大小与试件强度和预应力值呈正相关。根据试验结果提出高预应力全长锚固锚杆支护技术,研发的预应力全长锚固锚杆采用全长锚固提高岩体强度的同时分段施加预应力,与传统加长锚固支护、全长锚固支护相对比,高预应力全长锚固支护技术实现了锚杆在全长锚固的基础上使得预应力向围岩内传递,从而增大围岩压应力区范围,形成更有效的锚固围岩承载结构。工程实践表明,预应力全长锚固支护技术可有效控...     

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。     

螺纹钢锚杆在古书院矿9#煤巷道中的应用

介绍古书院矿9#煤采取加大单根锚杆锚固力、加大锚杆间排距的方式，在93205巷、93206巷试验加长型螺纹钢锚杆支护。根据对试验巷道监测的顶板离层情况、顶底板及两帮位移变形和锚杆锚固力的拉拔结果分析，此支护方式可保证9#煤巷道支护安全，提高了生产效率。     

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。     

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。     

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。     

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     

水对新型自膨胀锚杆腐蚀影响试验

针对深部矿岩地应力大、地质条件复杂等现象,普通锚杆无法满足深部巷道所需的锚固力,因此研发了新型自膨胀锚杆,用来解决深部矿岩锚固力不足的问题;其次深部矿体环境复杂,尤其地下水对锚杆的腐蚀影响,锚杆支护的可靠性难以保证,因此在室内试验的基础上研究了水对新型自膨胀锚杆锚固力的影响。试验表明,随着浸泡时间的增加,锚杆的锚固力变化不大,拉拔力测试以杆体断裂为主,杆体断裂时的拉拔力达到190 kN左右,锚固剂成分的变化主要受空气中二氧化碳的影响,影响可忽略。经过6个月的浸泡,结果表明,水对新型自膨胀锚杆锚固力影响较小。此研究可以为深部矿山锚杆支护提供借鉴,具有一定的示范作用。     

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。     

预应力锚杆锚固段轴力分布区间影响因素研究

针对不同因素对预应力锚杆锚固段轴力分布区间影响问题,采用理论分析、数值模拟、实验室试验与井下实测相结合的方法进行了研究。理论推导得出了锚固段轴力表达式,并用MATLAB软件数值分析了锚杆直径、锚固长度、预紧力、围岩弹性模量与锚固段轴力分布区间的关系。在实验室进行了不同锚固长度、不同预紧力下锚杆锚固段受力试验,得出了不同锚固长度与不同预紧力对锚固段受力区间的影响程度。在任家庄煤矿井下进行了煤体可锚性试验,实测了煤岩体不同锚固长度下的锚杆拉拔力、不同预紧扭矩下的锚杆预紧力大小。最后,提出增强锚杆锚固性能与锚固力的建议。     

锚杆拉拔过程中锚固体系传力规律研究

开展锚杆拉拔过程中锚固体系传力规律的实验研究。通过设计锚杆拉拔实验模型,并以应变片和数字散斑相关方法作为实验测试手段,分析锚杆拉拔过程中锚杆传力、锚固体系变形场演化、锚固剂与围岩界面变形演化、锚固剂与围岩位移及锚固剂与围岩相对位移演化特征。研究结果表明:1)锚杆竖向应变随与锚固端部距离增加而减小,相邻两测点轴力差值演化特征与锚杆锚固剂界面的摩擦类型相关;2)锚固体系变形场演化特征为:在锚杆拉拔过程中,锚固体系变形主要集中于锚固剂与围岩界面处,随着拉拔力增加变形集中区域从锚固端部沿锚固方向向深部扩展;3)锚固剂与围岩界面变形演化特征为:初始拉拔阶段,界面变形沿锚固方向呈单调递减趋势,随拉拔力增加,界面变形沿锚固方向呈先增后减趋势,且变形最大值固定于近锚固端部的某一锚固深度;4)锚固剂与围岩位移演化具有一致性特征,总体经历了弹性变形阶段、塑性变形及扩展阶段、变形回弹阶段,锚固剂与围岩的相对位移演化速率与锚固剂和围岩的变形阶段相关。     

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.     

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。     

深井碎裂岩体新型锚杆支护实验研究

为了寻找深井碎裂岩体区域合理的支护方式和科学的支护参数,改善井下破碎岩体应力环境,在高峰矿-200m中段和-185m中段开展了现有支护技术手段和支护效果调查,以此为依据设计了深井碎裂岩体新型螺纹钢锚杆支护现场试验。通过现场螺纹钢锚杆锚固力拉拔试验发现,在锚杆安装施工质量良好的情况下,全锚固的螺纹钢锚杆锚固力比现有点锚固的管缝锚杆的锚固力高2~3倍以上,锚固力均大于100kN,不仅完全满足现场支护要求,而且中、长期的支护效果比管缝锚杆好,安装合格率高于玻璃钢锚杆。     

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。