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。     

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.     

全长粘结式锚杆粘结滑移的力学性能分析

通过引入无厚度接触面和过盈量概念的计算模型,对锚杆与粘结剂接触界面的粘结滑移力学性能进行了数值计算,得到了锚杆拉拔过程中最大滑移量—过盈量、最大滑移量—摩擦系数、最大滑移量—初始拉拔长度和荷载—滑移量之间的关系,为进一步确定锚杆的抗拉拔力奠定了基础。     

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。     

全长锚固预应力锚杆杆体受力特征分析

采用理论分析、现场实测等研究方法,分析了锚杆杆体轴应力、剪应力与预紧力的关系以及杆体轴应力与剪应力的分布规律.结果表明:锚杆轴应力随预应力的增大而增加,在锚杆全长方向上呈曲线变化的,从锚杆尾部到锚杆端头方向,轴应力先增加后减小,在中性点处轴应力最大,轴应力最大值位置向锚杆尾端移动;随锚杆预应力增加,锚杆杆体剪应力在巷道表面与中性点位置一段减小,在中性点与锚杆端头一段增加,中性点处锚杆剪应力为零,中性点向锚杆尾部移动.全长锚固锚杆预紧力不是越大越好,而是有个合理的范围,预紧力大小要与锚杆支护系统强度相匹配.     

全长粘结式锚杆安装振动工艺分析

从全长粘结式锚杆安装工艺的振动特点出发，分析并归纳了全长粘结式锚杆安装的振动规律及其要求     

粘结式全长可回收树脂金属锚杆研究

较详细介绍了新研制的粘结式杆体全长可回收树脂金属锚杆的结构及其在永城车集矿的应用情况。从现场试验情况看，该可回收锚杆的结构简单，安装、回收方便，锚固性能好．成本与普通树脂金属锚杆相当，是一种值得推广应用的煤巷帮锚锚杆。     

深井复合顶煤巷全长粘结式锚杆支护

本文研究了在深井复合顶板条件下全条粘结式锚杆支护的基本原理，并通过现场试验探讨了条件下煤巷锚杆支护设计及矿压显现规律。     

全长锚固锚杆与围岩相互作用的现场实测研究

使用全长锚固锚杆以来，急待解决的是对围岩支护作用的研究。通过光弹性模拟实验、理论分析及有限元数值计算，并为验证上述研究成果，在郑州局米村矿－１５０水平回风暗斜井中进行了现场实测。     

深井复合顶煤巷全长粘结式锚杆支护

本文研究了在深井复合顶板条件下全长粘结式锚杆支护的基本原理，并通过现场试验探讨了该条件下煤巷锚杆支护设计及矿压显现规律。     

基于实际围岩变形的全长锚固锚杆杆体应力分布特征分析

在全长锚固锚杆支护过程中,锚杆与围岩之间会相互作用,进而引起锚杆应力分布变化。为探究全长锚固锚杆正常支护过程及临界失效时锚杆应力分布规律,以围岩变形为基础,建立了锚杆-围岩相互作用模型,推导出锚杆在正常支护过程中及临界失效时轴力及剪应力沿杆长分布解析表达式,进而获得了轴力及剪应力沿杆长分布曲线。并在考虑锚杆及锚固剂弹性模量、锚杆及锚固剂横截面面积等锚固参数的条件下分别分析了围岩条件、锚杆长度、托锚力对全长锚固锚杆杆体应力分布的影响。结果表明:在全长锚固锚杆正常支护过程中,杆体应力分布符合中性点理论;影响锚杆轴力、剪应力分布的因素有围岩条件、锚固参数、托锚力;在锚杆正常支护过程中,全长锚固锚杆杆体应力分布符合中性点理论,随着围岩变软,锚杆为了限制变形,中性点向孔口方向移动且所受轴力、剪应力增大;托锚力影响杆体应力分布,托锚力越大,轴力分布越不均匀,且孔口到中性点处剪应力越小,中性点到杆端剪应力越大。所以在工程实际中可实时监测锚杆托锚力,依靠本文理论依据可深入揭示锚杆支护过程中受力特征;在锚杆支护临界失效时,围岩越坚硬,剪应力及轴力越大,且分布更加集中;锚杆长度影响全长锚固锚杆的支护性能,但在锚杆长度超过一定范围后再增大锚杆长度并不能显著提升锚杆的锚固效果。     

章村矿锚杆支护控制围岩变形研究

通过对４２２５皮带下山不同支护方式巷道围岩变形特征的分析，认为采用高强度锚杆树脂药卷全长锚固支护顶板，两帮及底板采用锚枝支护，并用高水速凝材料注浆加固，可有效控制复合顶板，底软，煤软的巷道围岩变形。     

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。     

全长锚固锚杆的剪应力分布规律研究

 本文从锚杆剪应力-剪切位移本构模型出发,得出了锚杆处于弹性阶段、塑性阶段和残余强度阶段的剪应力表达式;以此为基础,研究了三个阶段的剪应力分布规律,阐述了锚杆载荷传递特性,为锚杆锚固机理的研究和锚杆锚固状态的监测提供理论基础。     

实用锚杆变形特征及对围岩加固的影响

通过对锚杆延伸性能测试方法的介绍，计算出了几种常用锚杆在预紧回固条件下的整体变形量，并结合井下实用情况指出不同性能锚杆对围岩加固的影响。     

全长锚固锚杆支护力学分析

通过对全长锚固锚杆支护机理论证分析 ,借助于塑性区半径、塑性区径向位移等计算式 ,以平衡条件和物理方程为基础 ,推导出锚杆支护参数设计计算公式 ,给出了锚杆长度、直径和材料以及粘结剂选用原则     

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。     

基于摩阻力及钻孔半径条件下的全长粘结锚杆力学分析

为更加合理地求解全长粘结砂浆锚杆在预应力作用下锚杆砂浆体与围岩之间的剪应力分布规律,基于Kelvin力学模型以及弹性力学的基本假设,采用理论分析与数学推导的方法,分别从只考虑预应力时的剪应力分布的解析解和综合预应力以及摩阻力与围岩间的相互作用2个角度,对锚杆进行受力分析,并求得剪应力的分布规律。利用Mathematic分别生成τ(r、z)曲面,进行比较分析,得出剪应力随着锚杆深度近似成双曲线分布,在孔口处达到最大值,并沿着杆长方向迅速减小;在浅层岩体中,剪应力分布随着钻孔半径增大而减小。结论对现场工程应用中钻孔半径控制以及孔口处口径处理有一定的指导意义。