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.     

锚杆拉拔试验的意义

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

全长锚固锚杆拉拔荷载传递规律的研究

在对全长锚固锚杆受力分析的基础上,得出了弹性应变范围内拉拔荷载在锚杆杆体上的分布规律理论公式,并应用ANSYS软件对拉拔荷载下单锚杆受力进行了数值模拟,其结果与理论分析得出的分布规律公式较为吻合。研究表明,全长锚固的锚杆荷载在锚杆露头处最大,沿锚杆锚固深度的增加而逐步递减。     

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。     

基于孔壁形态的锚杆锚固体荷载传递机理及特性分析

在进行锚杆(索)拉拔试验时发现一个重要的力学现象,即当拉拔力加到一定数值,锚杆(索)体未从孔内拔出,岩体试件却伴随巨响或震动,瞬间沿孔壁径向发生整体开裂,由于这种径向压力足以引起整个岩石试件迅速开裂,可见其对锚杆承载力的影响是不可忽视的。针对该现象,通过深入研究岩-岩结构面剪切特性和扩孔理论研究成果中结构面受力剪切过程中必然产生的剪胀效应,分析认为钻孔孔壁形态是产生该径向应力的最主要因素。在适当的假设条件和考虑锚杆钻孔孔壁粗糙形态的前提下,基于非线性Mohr-Coulomb强度准则,结合荷载传递函数法和锚固体-围岩结构面剪胀效应及破坏机理,建立了适应于圆形巷道锚杆锚固体应力传递模型,分别求得破坏和弹性条件下锚固体轴力及剪应力解析式。基于所获得的解析式,深入探讨了锚固体轴力随剪胀角即钻孔孔壁粗糙度变化的分布规律和随圆形巷道应力场切向应力变化的分布规律。同等条件下,剪胀角越大即钻孔孔壁粗糙度越大,锚杆的抗拉拔性能越好,极限抗拉拔力越大;并且注浆锚杆的灌浆压力对锚杆的抗拉拔力有着重要的制约作用,建议在实际锚固工程设计和施工中适当增加钻孔孔壁的粗糙度以提高锚固效果和适当增加灌浆压力来改善锚杆的承载性能。     

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。     

全长粘结锚杆锚固能力分析研究

全长粘结锚杆在岩土介质中受力的复杂性、多变性,使得确定锚固能力十分困难。根据粘结锚杆锚固能力试验、作用机理和应力应变模式分析,建立了锚固作用力学模型,导出了参数计算的理论解。计算结果为:对于中硬岩,粘锚能力是抗拔力的(1 04～1 67)l倍,为(62 4～100)lkN;对于软岩,粘锚能力是抗拔力的(0 47～0 64)l倍,为(28 2～38 4)lkN;研究表明,钻孔、锚杆、药卷直径的合理匹配,可提高粘锚能力和切向锚固能力。     

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。     

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。     

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。     

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。     

堆叠自编码器在锚固缺陷类型识别中的应用

为了解决传统特征提取方法依赖人工经验，无法挖掘数据深层次的特征而降低锚杆锚固缺陷识别准确率的问题，本文提出一种基于自动选层堆叠自编码器特征提取的锚杆锚固缺陷识别算法。该算法首先利用Adam优化算法对重构误差进行优化，自动确定堆叠编码器网络深度及参数，从而有效提高提取特征对缺陷的敏感度。然后利用Softmax多分类器对提取的特征信号进行锚固锚固缺陷识别。最后通过数值模拟和物理模拟两种方法对所提算法进行了验证。结果表明：基于自动选层堆叠编码器的特征提取方法，能有效提取锚杆锚固缺陷特征，使得数值模拟和物理模拟缺陷平均识别率均达到97%以上。     

基于剪滞模型的锚杆锚固力学分析

从复合材料力学的角度出发,将复合材料剪切滞理论运用于锚杆支护,对锚固体内部应力分布进行了研究,通过剪应力并非线性分布的假设,推导出弹性状态下受到载荷的锚固体轴力分布函数与黏结面剪应力分布函数。通过算例分析锚固体内部交界面的剪应力和锚杆的轴力,绘出轴力和剪力分布图像,并通过数值模拟进一步验证了结果,证明了公式的合理性。     

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.     

锚杆锚固质量无损检测方法分析

为了有效检测在各种工程实际中所使用的锚杆锚固质量,采用理论分析和实验室测试的方法分别研究了自由锚杆和锚固锚杆的高频超声导波传播规律,在2.25~15 MHz导波频率范围内,对不同锚固质量的锚固锚杆进行了扫频,并根据实验结果得出了不同锚固质量的锚杆的峰值比以及其随增益的变化曲线,与理论衰减频散曲线相吻合。研究结果表明,在一定的频率范围内,同一频率的峰值比几乎不随增益变化而变化,且对大于7.5 MHz的高频导波不适合用来检测锚杆锚固质量做出了初步研究。     

树脂锚杆锚固无损检测分析研究

利用有限元分析方法对树脂锚杆锚固应力波进行了分析研究,应力波回波结果值与理论计算相同。结果表明了利用有限元分析应力波方法对树脂锚杆锚固质量无损检测评估的正确性和实用性。此研究为树脂锚杆锚固检测提供了一种新的方法,具有一定的实用价值。     

电阻应变式测力锚杆(锚杆)载荷下降的原因分析

提出测力锚杆(锚杆)与围岩的工作关系图,论述螺纹副松弛和围岩法向接触刚度降低是测力锚杆非锚固段载荷降低的主要原因。指出围岩的法向接触刚度是锚杆支护设计一个需要注意的问题。     

锚杆锚固质量无损检测信号批量分析方法

针对应力波法锚杆锚固质量无损检测信号处理过程中存在的现场采集信号数目多,分析信号工作量较大的问题,提出利用Origin软件的批处理功能来对信号进行自动批量分析方法。设计了带有自适应数据分割功能的分析结果输出模板,解决了Origin软件对多组信号的批处理结果连续输出、难以区分的问题,同时结合具体实例介绍了实现信号批量分析的操作步骤。结果表明该方法操作简单,不需要编制程序,易于掌握,而且发现在此基础上结合Origin强大的数据分析功能可以开发出基于其它分析方法的信号批量分析模板。     

全长锚固锚杆的锚固效应分析

从提高围岩力学性质、为围岩提供约束以及与围岩的相互作用关系等方面对全长锚固锚杆的锚固效应进行了分析,指出全长锚固锚杆能够快速增阻,有效地结合了围岩自身的强度,增强了巷道围岩的稳定性。     

高频超声导波检测锚杆有效锚固长度分析

为检测锚杆实际有效锚固长度,得到锚固锚杆和自由锚杆中的高频超声导波传播规律,在1~15 MHz频率范围内对不同锚固锚杆试件进行频率扫描,并根据试验结果得到了群速度和频率之间的关系曲线。结果表明,激发频率为2.007~2.312和3.266~3.491 MHz时,导波在不同锚固质量的锚杆中传播速度几乎一致,且锚杆锚固质量对高频超声导波的传播速度影响很小,并据此得出在这个频率范围内可检测超声导波在自由锚杆中的传播速度,进而计算出锚杆的锚固长度。