混凝土锚杆的瞬态动力响应实验研究

为了对不同锚固状态的混凝土锚杆的锚固质量进行快速、有效的无损检测,基于低应变应力波反射法进行了混凝土锚杆的瞬态动力响应实验研究.通过自由、完整及不同密实度缺陷锚杆的加速度响应曲线的波形特征进行分析和锚固质量判断,得出自由锚杆的波形十分规则、应力波衰减程度很小且锚杆的底端有多次十分明显的反射,完整及缺陷锚杆的固端反射明显而底端反射微弱,锚固介质为混凝土的锚杆的波形特征不如锚固介质为砂浆的锚杆的规则,较准确地判断出混凝土锚杆的锚固长度、缺陷位置以及密实度等参数,较真实的反映锚杆实际锚固状态.     

应力波法锚杆锚固质量无损检测现场实验研究

为了验证应力波锚杆无损检测法的有效性,结合国阳二矿进行的现场试验,采用CMT(A)锚杆弹性波无损检测仪,采集应力波波形,利用分析处理软件对实测波形进行分析处理,得出锚杆的锚固长度、工作荷载、固结波速等信息,评价锚杆的锚固质量。经过对比发现应力波锚杆检测法能较准确的评价锚杆的锚固长度、工作荷载等信息。研究表明:应力波锚杆无损检测法是一种实时、有效的检测方法,适合对锚杆的锚固质量进行大范围普查。     

基于声波测试的锚杆锚固质量检测信号分析与评价系统实现

基于声波检测的锚杆锚固系统在受荷载条件下的声学特性,结合试验研究表明：锚杆锚固质量的优劣可用固结波速和锚杆工作荷载这两个参数来评判。固结波速确定的关键在于对锚杆底端反射信号的识别,采用小波分析方法处理检测信号,发现应用“db4”小波对检测信号进行4尺度或5尺度分解后,其最高频重构信号的第二个“波浪”的开始点所对应的时刻即是原始信号的底端反射时间点。采用自适应滤波法用参考信号对检测信号进行逼近得到完整的底端反射信号,表明这两种方法有很好的一致性。锚杆工作荷载是检测信号基频的三次方函数,通过频谱分析获得了信号基频。结合上述分析方法以Matlab为开发平台编写了锚杆锚固质量无损检测信号分析系统并应用于实践,实现了锚杆锚固质量的智能评价,提高了分析精度。     

预应力锚杆弹性波检测的激振波及其传播规律研究

由于预应力的影响,煤矿预应力锚杆的振动特性与非预应力锚杆截然不同,通过理论分析、数值模拟和现场实测,分析了预应力锚杆弹性波检测的激振及其振动特性.采用理论分析和数值模拟方法分析了预应力锚杆锚固体波速的影响因素,得出了锚固体波速计算公式;并分析了激振应力波在预应力锚固系统内的传播规律.预应力和锚固体黏结强度大小不仅影响反...     

GFRP锚杆无损检测应力波频率的选择

锚固工程属于隐蔽工程,为能够掌握锚杆的锚固质量以及损伤情况,可采用无损检测技术对锚杆的锚固情况进行检测分析,来判断锚杆的完整性以及锚固工程的可靠性,应力波检测法是无损检测技术的一种方法。目前,锚杆的应力波无损检测技术的研究大多是针对金属材质的锚杆,而对非金属材质的锚杆研究较少,采用FLAC~(3D)对玻璃钢(GFRP)锚杆进行无损检测数值模拟,利用该软件在非线性动力学分析上的优势,建立计算模型,记录锚固系统在不同频率下的速度时程曲线,分析了应力波在不同频率下的传播特性以及衰减规律。根据固结波速的衰减速率得出结论:玻璃钢锚杆无损检测理想应力波激发频率在30~40 k Hz范围内。     

全长锚固锚杆早期锚固质量无损检测技术

借鉴桩基检测原理,通过理论分析和实验研究,证明了锚杆锚固体中固结波速确实会发生变化,其变化范围介于激发应力波在自由锚杆杆体中的传播速度和应力波在锚固介质中的传播速度之间,其值大小与锚杆、锚固介质及围岩的黏结强度有关.养护初期（＜14 d ）,随着养护时间的增加,固结波速逐渐减小.当养护时间达到一定值（约14 d）后,随着养护时间的增加,固结波速逐渐增大,并最终趋于定值.同时给出了固结波速和锚固质量的定性关系.     

多点布测下锚固缺陷诊断的小波多尺度分析

为解决锚杆低应变动测分析时,应力波速缺乏有效的量化手段的问题,进行多点布测方式下锚杆锚固质量的室内测试实验,并采用db6小波的3尺度或4尺度分析方法对测试信号进行分析。研究表明,多点布测的方式能准确确定波速的大小和波速传播过程中的变化大小在顶端传感器信号中的反应;对于单一缺陷的锚杆,采用平均波速计算的缺陷位置和锚杆长度与实际结果吻合,对于多缺陷锚杆,采用分段计算法能避免各测段波速离散性的影响,提高应力波检测精度;波速离散性较大,采用应力波速变化值比应力波速更能反映锚杆质量;锚杆的底端反射时间可在低频信号a3或a4中反应是由于低频信号反应大缺陷、高频反应细部缺陷的缘故。     

端部包裹式扩体锚杆承载特性现场试验研究

选取实际工程场地,通过一系列的抗拔试验对新型端部包裹式扩体锚杆的承载特性及其影响因素进行研究。试验中,通过改变锚杆扩体锚固段直径、锚固段长度、埋置深度、锚头土体密实度等因素,得到了相应参数下反映承载能力的荷载-位移曲线。研究结果表明：扩体锚固段直径与锚头土体密实度是影响扩体锚杆承载力最主要因素,并且锚固段直径与承载力成一定倍数增长关系;锚固段长度与承载力呈线性增长关系;在端阻力未达到极限状态时,扩体锚杆位移主要取决于杆体的弹塑性变形;当端阻力超过极限状态,锚杆发生整体变形位移由锚固体的拉伸变形决定。与传统扩体锚杆及普通锚杆的相比,新型扩体锚杆有效提升了锚杆极限抗拔承载力。     

应力波反射法用于检测预应力锚杆锚固参数初探

随着锚杆支护在煤矿巷道中的广泛应用,锚杆支护施工质量引起的垮巷冒顶事故时常发生,因此,锚杆锚固工程质量无损、动态检测理论和技术研究已成为工程界迫切需要解决的问题。首先建立了预应力锚杆纵向振动的力学模型,然后通过理论研究分析了应力波在锚固段的反射、透射规律。现场检测表明:采用应力波反射法检测预应力锚杆的锚固开始位置是非常准确的,锚固长度的检测受巷道围岩条件、施工机具、搅拌时间、人员素质的影响极大,准确率较低,应在今后的工作中继续加强锚固长度方面研究。     

锚杆在锚固状态下纵向振动规律研究

借鉴桩基检测理论 ,建立了锚杆—锚固介质纵向振动方程 ,推出了底端固定顶端自由、底端弹性支撑顶端自由时锚杆的位移、速度、加速度响应 ,并在现场对不同约束下锚杆的加速度响应进行了测试和分析。     

锚杆在锚固状态下纵向振动规律研究

借鉴桩基检测理论，建立了锚杆一锚固介质纵向振动方程，推出了底端固定顶端自由、底端弹性支撑顶端自由时锚杆的位移、速度、加速度响应，并在现场对不同约束下锚杆的加速度响应进行了测试和分析。     

巷道顶板锚固体应力波传播特性数值试验与应用

煤矿巷道顶板树脂锚杆锚固质量应力波法无损检测的实质在于准确测试并分析应力波的传播特性,目前对锚固体中应力波传播特性的认识并不全面。本文数值计算不同围岩类型、不同岩层组合、不同密实度、不同工作载荷锚固体模型中应力波的传播特性。数值计算结果表明锚固体不同失稳模式下的波导特征存在差异性,即:锚固体中波速与围岩岩性具有很好的相关性,依据波速可识别围岩岩性;层状锚固体围岩分界面处应力波发生反射,根据反射特征和反射时间可确定岩层属性和位置;提出一种依据底端反射波幅值比判断密实度的方法;围岩越"坚硬",锚杆横向振动固有频率越大,且高阶固有频率与轴向工作荷载近似呈线性关系。利用开发的无损检测仪现场测试分析了顶板锚固体中应力波的频率域曲线,依据测试的横向振动频率曲线可判别顶板锚固体的失稳模式,对于易失稳的顶板便于采取及时主动加固措施避免灾害发生。     

矿用树脂锚杆锚固质量无损检测的试验研究

利用MJ—1锚检仪对树脂锚杆的锚固状态和锚固力进行测试试验，表明利用高频应力波无损检测技术可以判定锚杆锚固长度，评价锚杆锚固质量；通过适时监测杆体的受力与位移变化曲线，可以实现无损检测锚杆极限锚固力。     

煤矿锚杆轴向受力无损检测试验研究与应用

煤矿巷道锚杆轴向受力是衡量其工作状态的重要指标,现有的检测手段尚不能有效对锚杆轴力状态进行随机、快速的无损检测。基于结构动力学原理,建立了锚杆轴向受力与锚固系统横向固有频率间的关系,并借助于专用的电液伺服锚杆拉力试验系统,测定了锚杆直径、锚固状态、围岩条件对锚固系统横向振动频率、锚杆轴向受力的影响规律。结果表明：锚杆锚固系统的横向振动频率与锚杆轴向受力具有很好的相关性;围岩性质是影响系统横向振动频率的主要因素之一;锚杆锚固系统的振动频率与锚杆轴向受力间可用对数函数关系描述。开发了锚杆轴向受力的无损检测技术,现场应用结果证明了该项技术对巷道锚杆轴向受力实施随机、无损检测的可行性。     

锚固系统应力传递影响因素正交优化试验研究

为研究锚固系统应力传递规律的影响因素,基于正交试验研究方法,采用数值模拟软件FLAC对不同钻孔直径、锚杆直径、锚杆材质和间排距条件下的锚固剂和钻孔围岩界面的剪力进行了数值模拟计算,并对试验结果进行了极差分析。结果表明:锚固系统应力传递的影响因素排序由大到小依次为锚固长度、锚杆间距、钻孔直径、锚杆直径和锚杆材质。为提高锚固效果,锚杆直径与钻孔直径要合理匹配,锚固长度和锚杆间距也要合理匹配。经过现场实践,验证了锚杆支护设计方案的可行性。     

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。     

锚固参数对地震作用下岩质边坡锚固界面剪切作用影响的数值分析

基于FLAC~(3D)建立锚固岩质边坡数值分析模型,并用优化的cable单元建模分别模拟分析锚杆-砂浆界面上和砂浆-岩体界面上的剪切作用,通过改变全长黏结锚杆的锚固参数(锚固角、锚固段长度、锚杆竖向间距、锚杆直径、锚孔直径),对地震作用下锚固岩质边坡锚固界面上的剪应力及动力响应规律进行研究。研究发现:在地震作用下,随着锚固角的增大,锚固界面上的峰值剪应力减小,边坡永久位移增大;当锚杆在结构面两侧的长度相等时锚杆界面的锚固作用最大化;当锚杆竖向间距减小,峰值剪应力和边坡永久位移均减小;随锚杆和锚孔直径的增大,峰值剪应力和边坡永久位移总体呈减小的趋势。在考虑安全性、经济性的前提下,建议适当减小锚固角和锚杆竖向间距,保持锚杆拉拔段与锚固段长度相等,锚杆和锚孔直径保持合理的比值。该研究可为相关理论、试验研究和锚固边坡抗震设计提供参考。     

煤矿锚杆支护无损检测技术与应用

为了寻求能快速、实时、无损检测煤矿井下巷道锚固质量的方法,研究了应力波在井下锚杆系统中的传播和反射原理,研制成功本安型锚杆无损检测仪.以外力给锚杆外露端施加一瞬态激振力,所产生的应力波在锚杆杆体中传播,遇锚固位置或里端面反射,由锚杆外露端头的传感器接收反射信号,通过对所接收的反射信号进行时域、频域的处理分析,获得锚杆的锚固长度、工作荷载、极限承载能力等参数.锚杆检测仪经过大量的实验室和井下现场测试,结果表明:检测仪检测数据与锚杆实际参数相差在7%以内.     

吸能防冲锚杆索-围岩耦合振动特征与防冲机理

为提高冲击危险巷道防冲支护的有效性,研发了由内置六角管衬里的吸能套筒、端部设有摩擦圆柱的螺纹钢锚杆、钢绞线锚索与锚杆尾部吸能装置组成的吸能锚杆索。将吸能锚杆索中吸能套筒的作用简化为设置在锚杆底部并联的弹簧与阻尼器,建立了吸能锚杆索-围岩在冲击载荷作用下的三维轴对称力学模型。对黏性阻尼围岩中吸能锚杆索与围岩耦合振动时锚杆顶部动力响应进行了解析研究,获得了锚杆顶部的位移阻抗函数的解析表达。结果表明:在相同频率的冲击载荷作用下,锚杆顶部位移振荡幅值随着围岩黏性阻尼、围岩强度、锚固长度以及锚杆底部阻尼的增加而衰减。采用吸能锚杆索支护时,吸能套筒能够吸收一部分作用在锚杆锚固岩体上的冲击能;后注浆全长锚固增强了支护系统抵抗纵向变形的能力;尾部吸能装置能够削减冲击波的发射拉伸作用;支护系统在冲击载荷作用下的稳定性得到显著提高。在此基础上,初步阐述了吸能锚杆索支护系统的"缓冲-抗震-消波"吸能防冲机理。     

注浆锚杆锚固质量的无损检测试验研究

注浆锚杆广泛应用于深部软岩巷道支护,其注入浆液的密实度极大的影响着注浆锚杆的锚固质量,但是目前如何快速、准确、大范围的检测锚固质量尚无有效的技术手段。文章基于弹性应力波在注浆锚杆锚固体中传播时透射与反射规律,对注浆锚杆自由段、锚固段长度和锚固段内缺陷位置和长度进行了无损检测试验研究,并采用小波变换理论对试验信号进行了分析。研究结果表明：通过小波工具箱中的低通滤波器对信号进行低频分析,能够准确的识别出注浆锚杆的自由段长度|通过高通滤波器对信号进行高频分析,能够准确的识别出注浆锚杆的锚固段长度,锚固段内缺陷长度以及缺陷的具体位置。研究成果可为进一步开发注浆锚杆锚固质量无损检测技术和方法提供试验基础。