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...     

淮北袁店二矿101运输巷围岩表面变形数值分析

文章采用数值模拟分析方法对淮北袁店二矿101运输巷道控制围岩稳定性进行锚杆最优支护参数设计,巷道断面形状设计为直墙半圆拱,通过改变围岩的支护锚杆间排距L (mm),控制巷道围岩表面变形。模拟设计采用支护锚杆排距与间距相等的布置方式,在分析数据时转换为截面单排锚杆数量m(根),设计最优锚杆(索)支护参数。     

深基坑预应力锚杆轴力分布研究

为了研究深基坑桩锚支护结构中锚杆的内力与变形的影响因素,采用理论推导、现场试验与数值模拟相对比的方法。运用半无限边界上一点作用垂直力的布辛涅斯克(Boussinesq)问题的位移解,推导出锚杆锚固段的轴力分布的公式。运用有限差分法,采用岩土软件FLAC3D建立深基坑桩锚支护结构的仿真模型,并对支护结构中锚杆的内力与变形进行数值模拟。分析结果表明:理论计算、现场试验与数值模拟得到的结果基本吻合,表明由布辛涅斯克问题推导出锚杆锚固段轴力分布函数是正确的,为锚杆的计算提供了一种理论依据;用FLAC3D数值模拟深基坑支护结构中锚杆的内力与变形是可行的。在锚杆的张拉过程中,锚杆在自由段的轴力和变形量最大,从锚固段开始,锚杆的轴力和变形量逐渐减小,最后趋于零。     

软岩巷道锚注支护技术及其工程实践

分析了国内外锚杆支护的技术特点，认为我国软岩巷道锚杆技术的主要问题是锚杆支护系统的支护强度不够。进一步研究认为，锚杆与注浆联合支护是目前中国软岩（裂隙发育、可注性好）巷道支护很有前途的新途径。提出了锚注结合加固软岩巷道的新思路，发明了外锚内注式新型锚杆及其加固软岩巷道新技术，解决了一系列工艺问题，成功地将该技术用于旗山矿软岩动压巷道的加固工程     

基坑桩锚联合支护分析及弹塑性验算

通过理论分析,建立基坑应变软化模型,对基坑在桩锚支护过程中的变形情况,以及桩锚结构的力学响应进行数值模拟,并将计算结果与实际监测结果进行对比,得到:(1)应变软化模型的结果与实际监测结果大致相同,优于Mohr-Coulomb理想弹塑性模型.基坑在桩-锚联合支护下,水平位移沿深度方向呈近似直线分布.随着基坑开挖深度的增加,基坑壁的水平位移和底部的回弹位移越来越大.(2)锚杆轴力沿锚杆体分布形式为逐渐减小的形式,随着基坑的继续开挖,锚杆的锚固力不断增大.基坑开挖完毕后,各层锚杆轴力沿长度的分布并不均匀.     

动载作用下圆形巷道锚杆支护结构破坏机理研究

将冲击应力波进行合理简化,建立平面P波与圆形锚固巷道相互作用简化模型。结合算例,通过分析深部围岩径向应力、巷道表面切向应力、巷道表面径向位移以及深部围岩与巷道表面径向位移差等代表性指标,确定了重点支护位置,推导了重点支护位置的锚杆受力机制并提出了相应破坏类型及判据。结果表明:迎波侧与侧向位置是重点支护位置。迎波侧锚杆总应力是静载轴应力、锚杆振动的动应力和动载下围岩变形引起的附加应力的叠加,强冲击下迎波侧支护结构的破坏类型为单次瞬间摧垮破坏,围岩受压破裂,锚杆松动失去加固作用;循环弱冲击下的破坏类型为循环累积损伤破坏,受压围岩逐渐损伤致裂,锚杆反复受压、受拉直至松动,这进一步加剧围岩的损伤破裂,当承载拱强度降低到一定值后,一次小冲击就能诱发巷道冲击破坏。侧向位置锚杆总应力是静载轴应力、动载下围岩变形引起的附加应力的叠加,锚杆始终受拉,在强冲击下可能发生拉断破坏。通过相似模拟试验,较好地验证了理论分析结果,表明理论分析结果对工程实践具有一定的指导意义。     

构造复杂区域巷道控顶卸压原理与支护技术实践

针对构造复杂区域内煤巷存在的高应力、围岩破碎和支护困难等问题，提出了控顶卸压原理及配套的三锚支护技术，即在巷道掘进过程中，首先以较小的断面进行超前掘进，并对顶板采用高强度锚杆进行及时支护，而对巷道两帮煤体不支护，允许两帮煤体产生一定的变形和破坏，形成松动圈，从而使围岩中的高应力得到释放；当两帮煤体出现片帮后再进行刷帮和锚杆支护，并对顶角补充锚杆进行支护；然后再采用预应力锚索对顶板进行加强支护，且对巷道底角采用内注浆锚杆进行锚注加固。这样形成了一套完善的控顶卸压原理和三锚支护技术。该原理和技术得以应用于肥城矿区陶阳煤矿构造复杂区域煤巷的支护实践，经回采实践和矿压观测表明，取得了较好的技术与经济效果，为构造复杂区域煤巷的支护提供了一条有效途径。     

深基坑桩锚支护数值模拟及参数分析

以广州某实际工程实例,利用有限差分法软件F lac对深基坑桩锚支护进行数值模拟,研究了分步开挖时,桩的最大位移,锚杆锚固力的变化规律,并初步探讨了锚杆支护参数对锚杆轴力及基坑土体变形的影响,为桩锚支护优化设计提供一些参考。     

边坡锚杆地震动特性的振动台试验研究

为研究锚杆在地震作用下的动力响应,采用振动台进行锚杆支护岩质边坡模型试验。模型与原型相似关系按照重力相似律、相似比1∶10推导。输入Wolong、El Centro、Taft三种地震波,监测锚杆轴力、坡面加速度和位移时程,研究锚杆在地震作用下的受力机制、锚杆轴力分布规律、不同位置锚杆在地震作用下的动力响应差别。结果表明:地震作用下锚杆的轴力动力受力过程是由外向里;输入相同幅值的不同地震波,锚杆轴力动力响应不同;地震波强度较小时,位于边坡腰部锚杆的轴力最大,但随着地震波强度的增大,坡顶锚杆轴力增加较快,与边坡腰部锚杆轴力均为最大。研究结果为更加合理的进行锚杆抗震设计提供良好的基础。     

防冲吸能锚杆(索)的静动态力学特性与现场试验研究

针对冲击危险巷道锚杆支护结构破坏特征及冲击载荷对锚杆–围岩支护系统的特殊要求,设计研发了新型防冲吸能锚杆(索)。基于塑性弯曲理论分析了吸能锚杆(索)的吸能原理,利用自主设计的静–动加载试验系统,进行吸能锚杆(索)的静力拉伸试验与冲击拉伸试验。结果表明:吸能锚杆(索)在拉伸过程中六角管衬里被挤压变形,同时给摩擦圆柱提供滑移阻力,六角管的管壁厚度、套筒内径及摩擦圆柱直径三者的装配参数对吸能阻力具有重要影响;无论是静力拉伸还是冲击拉伸,吸能锚杆(索)的轴力–位移曲线均存在轴力初始增长、轴力平稳和轴力突增—平稳3个阶段;在轴力平稳阶段内锚杆杆体基本处于弹性状态,摩擦滑移结束后,锚杆杆体开始受力屈服;吸能结构在吸收能量的同时很好的延迟或减缓了锚杆杆体受力屈服。与普通锚杆相比,吸能锚杆(索)具有良好的"自保护性"与"冲击适应性"。现场试验表明,吸能锚杆(索)能够有效削弱冲击能对巷道围岩的作用。     

顺层岩质边坡锚杆支护机制研究

 全长黏结型锚杆作为一种有效且经济的加固手段,在边坡工程中得到广泛的应用,但其锚固机制尤其是考虑岩体结构特征的锚固理论需要进一步的研究和完善。基于顺层边坡的地质结构特征,考虑边坡岩体与锚杆的相互作用,运用弹性力学和结构力学对全长黏结型锚杆加固顺层边坡的机制进行研究,提出新的锚杆加固顺层边坡的力学模型。分析结果表明,顺层岩质边坡的锚固抗力由锚杆轴力与抗剪力共同提供,锚杆抗剪作用提供的抗滑力与锚杆轴力提供的抗滑力可以用线性关系来描述。运用有限元软件ABAQUS对这一力学模型进行建模,分析这一力学模型的正确性。     

地下工程岩体剪胀与锚杆支护的相互影响

 探讨隧道开挖边界附近的岩体剪胀对全长黏结式锚杆轴力分布的影响,区分依赖围压和塑性剪切应变的岩体剪胀与恒定的岩体剪胀对锚杆支护作用影响的差异性,分析锚杆对岩体膨胀的抑制作用。研究结果表明,对于恒定的剪胀角值,锚杆轴力随着剪胀角的增加而增加,且梯度亦随之增加,但其不能反映剪胀对隧道围压和岩体塑性变形的依赖关系,从而低估锚杆在低围压区域内遭受的张拉荷载,并高估高围压区域的所受的张拉荷载。由剪胀角模型计算得出的锚杆轴力分布突显锚杆在低围压环境下承受的较大张拉荷载状态,以及围压增加导致其轴力快速降低的行为趋势,能够合理反映锚杆在地下工程应用中的力学行为。由于锚杆支护增加岩体围压,抑制高剪胀区的扩展,从而减小隧道围岩的变形。在地下工程支护设计中,应重点支护紧邻开挖面低围压环境的岩体以有效地控制其破坏和膨胀变形。     

锚杆锚固质量无损检测几个关键问题的研究

对近年来有关锚杆无损检测的研究工作进行总结.通过理论分析和实验研究,对锚杆锚固质量无损检测中的几个关键问题进行较为深入的探讨研究:通过逐渐改变锚杆自由段和锚固段相对长度的方法,研究底端反射的变化规律,得出锚固长度小于3/4首波波长时底端反射不明显的结论;通过对锚固体控制体积的力学分析,用水泥砂浆在不同养护时间内的固化程度和对杆体的握裹强度模拟锚固介质的黏结强度,得出固结波速与锚杆杆体、锚固介质及围岩之间的黏结强度有关的结论;通过对承载条件下锚杆动态响应的分析和实验研究,得出锚固体系的基频和动刚度与荷载呈幂函数增长的规律,以及锚杆的动态响应与锚杆的工作荷载与极限承载能力的相对大小显著相关的结论.研究结果可用于锚杆无损检测的工程实践.     

新型全长多点楔胀式管缝锚杆(竹节式锚杆)的试验研究

全长多点楔胀式管缝锚杆(竹节式锚杆)是一种作用机理及结构与普通锚杆均有所不同的新型锚杆，其锚固力由锚杆杆体与岩体的摩擦力、锚杆杆端的锚固力与多点楔胀力所提供的。对新型锚杆进行了数值模拟和物理试验，其实验室试验证实，新型锚杆的拉拔力比普通锚杆的拉拔力提高39％。结果表明，此种锚杆具有优异的力学性能、施工方便，完全可以在工程支护领域中推广应用。     

Laboratory testing of a new type of energy absorbing rock bolt

Energy absorbing rock bolts are used as part of rock support systems in underground constructions that are exposed to e.g., rock bursts and detonating explosives. A rock bolt capable of absorbing kinetic energy from these loads must be able to yield with the ground movements and also deform plastically over large distances, at high displacement rates. A new type of energy absorbing rock bolt has been developed and tested in laboratory. The bolt is without a casing and consists of a steel bar that has an inner ribbed-like anchorage section and an outer nut that transfers the load from the rock via a circular disc. When subjected to a dynamic load, the lengthening of the steel bar leads to a decrease in diameter whereby the adhesive bond between bar and grout is lost and the outer end of the bolt is free to yield. The rock bolt is given a very good protection from corrosion when fully grouted in cement. In a laboratory, rock bolts in concrete cylinders were subjected to free fall tests to achieve a loading velocity of 10 m/s. The tests demonstrated that the distribution of plastic strain along the length of a grouted rock bolt is not constant when dynamically loaded. The sections where plastic yielding was allowed were not fully utilized in any of the cases, opposite to that in previous static tests which show almost constant elongation of the bolts. The tests also verified that the load-carrying components of the bolt, the nut and the anchorage, are reliable when dynamically loaded. Elastic and plastic waves will start to propagate through the rock bolt as it is suddenly loaded, resulting in permanent deformation along a section of the bolt. This yield process is demonstrated through a combined graphical and numerical method.     

水电站地下厂房洞室顶拱的形成与锚固

在水电站地下洞室顶锚固设计中,认识岩石顶拱的形成与结构特征,又了解锚固的增强效果十分重要。应用古典楔块拱理论分析了地下洞室顶拱形成和拱的作用,根据极限平衡分析对顶拱锚杆加固进行了评价,并以小浪底工程地下厂房洞顶为例进行了分析,结合数值模型,针对锚杆和锚索对顶拱加固的不同效果进行了比较论证。结果表明:地下厂房洞顶自然拱结构在开挖后基本形成;系统灌浆锚杆加固是必要的;整个洞顶安装系统张拉锚索应谨慎,因其对顶拱稳定作用不大,且可能有负面影响。在水电站地下洞室顶锚固设计中,认识岩石顶拱的形成与结构特征,又了解锚固的增强效果十分重要。应用古典楔块拱理论分析了地下洞室顶拱形成和拱的作用,根据极限平衡分析对顶拱锚杆加固进行了评价,并以小浪底工程地下厂房洞顶为例进行了分析,结合数值模型,针对锚杆和锚索对顶拱加固的不同效果进行了比较论证。结果表明:地下厂房洞顶自然拱结构在开挖后基本形成;系统灌浆锚杆加固是必要的;整个洞顶安装系统张拉锚索应谨慎,因其对顶拱稳定作用不大,且可能有负面影响。     

端锚式锚杆-围岩耦合流变模型研究

针对端锚式锚杆-围岩结构体在长时条件下支护作用的演化机制,建立了端锚式锚杆-隧洞围岩耦合作用的结构模型。进行了结构模型的基本假设：①圆形隧洞;②深埋;③各向等压原岩应力;④均质且各向同性黏弹性围岩模型;⑤一维黏弹性锚杆模型;⑥锚杆对围岩作用力整体为面力。基于基本假设建立了端锚式锚杆-围岩耦合流变理论模型。假设围岩和锚杆均为Maxwell模型时,求解了圆形隧洞围岩应力和位移的径向分布随时间变化的解析解,获得了锚杆轴力随时间演变的理论公式。基于锚杆（索）流变模型,进行了FLAC^3D数值模拟软件的二次开发;并通过数值模拟与理论计算的对比分析验证了理论模型的合理性,分析了端锚式锚杆-围岩耦合流变规律及其影响因素。该模型对于研究地下隧洞的流变力学行为,分析锚固支护结构的长期稳定性,指导工程支护设计具有重要的基础理论价值。     

The influence of blasting on grouted rockbolts

Field tests and laboratory investigations have been carried out to evaluate the performance of grouted rock bolts subjected to close proximity blasting. The investigations comprised pull-out testing of bolts and vibration measurements on both the rock and the bolts. Laboratory work comprised compressive and flexural testing of the grout and analysis of polished thin sections of specimens consisting bolt, grout and rock. There is no observable decrease in pull-out strength for bolts installed close to the blast (3.4 m), compared to more distant installed bolts (22.0 m). Furthermore, there is no difference in pull-out strength for the bolts with the freshest grout compared to bolts with cured grout, when subjected to blast loadings. Anchorage length of the bolts was 125 mm, which gave an average pull-out strength of 140 kN, or 93 % of steel yielding load. Analysis of polished thin sections of the rock, grout and bolt does not show any variation in crack pattern or crack frequency between bolts with varying distance to the blast or varying curing of the grout when subjected to the blast loadings. Re-pulling of previously pulled bolts shows a healing effect of the grout. None of the tests carried out indicates any decrease of the bolt /grout performance. It can be concluded that fully grouted bolts can be used on or close to the face.