检索结果-南通市图书馆

基于软岩巷道围岩峰后变形的全长锚固锚杆力学特征分析

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岩石力学与工程学报 2023年第S02期42卷 3897-3912页

作者：李英明王想君赵光明孟祥瑞刘刚程详安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 黑龙江科技大学黑龙江省煤矿深部开采地压控制与瓦斯治理重点实验室黑龙江哈尔滨150022

采用全长锚固锚杆对巷道支护时,高应力软岩的连续变形引起锚杆内力分布产生复杂变化。为探究全长锚固锚杆承载特征,特别是杆体由正常承载到临界及脱黏承载时的力学特性演化规律,以巷道开挖面空间效应下的围岩二次释放位移为基础,考虑围... 详细信息

采用全长锚固锚杆对巷道支护时,高应力软岩的连续变形引起锚杆内力分布产生复杂变化。为探究全长锚固锚杆承载特征,特别是杆体由正常承载到临界及脱黏承载时的力学特性演化规律,以巷道开挖面空间效应下的围岩二次释放位移为基础,考虑围岩塑性阶段的强度软化和体积扩容特征,建立锚杆-围岩在正常支护、临界支护和滑移脱黏3种典型工况下的相互作用模型,推导出锚杆轴力与锚固界面剪应力沿杆长分布的解析解,并系统地分析滞后支护距离(支护时机)、扩容系数、锚杆长度、残余剪切强度、托盘反力等对杆体内力分布规律的影响。研究结果表明:(1)在正常支护工况下,锚杆内力分布符合中性点理论。锚杆轴力由孔口沿杆体快速上升,在中性点处达到峰值后向着孔底呈现指数衰减特征,锚固界面剪应力在孔口至中性点部分由最大值快速衰减至0,之后沿杆体先增大后减小,中性点两侧的剪应力方向相反。锚杆轴力和锚固界面剪应力均随着滞后支护距离的增加而减小,随着扩容系数、锚杆长度的增加而增大。(2)在支护临界工况下,锚杆中性点移动至孔口,轴力在孔口处达到最大,并沿杆体向孔底方向快速衰减为0;锚固界面剪应力呈“拱形”分布,杆体两端剪应力为0,方向指向孔底,对围岩产生明显的压应力作用。在较软弱围岩条件下,较早支护时机和较大锚杆长度均有利于快速提高锚杆锚固力,但杆体易在孔口附近发生破断。(3)在滑移脱黏工况下,锚杆孔口处的脱黏范围与扩容系数、锚杆长度呈正相关,与残余剪切强度呈负相关。随着滑移脱黏范围增加,中性点向孔底侧偏移,锚固界面剪应力分布演化为“双峰”曲线,轴力集中程度显著降低,对围岩的有效压应力作用减小;锚固界面滑移脱黏导致杆体的载荷传递能力极大减弱,锚杆锚固能力难以有效发挥,通过施加托盘可使锚固界面上产生开裂的应力及时转移至托盘上,从而有效抑制滑移脱黏现象。

关键词：岩石力学全长锚固锚杆空间效应围岩峰后变形中性点锚杆内力分布

围岩变形作用下全长锚固锚杆受力特性非线性分析

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安全与环境学报 2022年第5期22卷 2508-2513页

作者：黄明华吕昌杜义康谭鑫湖南大学土木工程学院长沙410082 中国铁建重工集团股份有限公司长沙410100

全长锚固锚杆对隧洞围岩支护过程中,锚杆与围岩之间的相互作用将使得锚杆在围岩变形作用下产生界面剪应力和轴力变化。针对隧洞围岩中全长锚固锚杆受力分析问题,通过引入一般性双指数曲线模型来描述锚固界面剪应力与剪切位移的关系,从... 详细信息

全长锚固锚杆对隧洞围岩支护过程中,锚杆与围岩之间的相互作用将使得锚杆在围岩变形作用下产生界面剪应力和轴力变化。针对隧洞围岩中全长锚固锚杆受力分析问题,通过引入一般性双指数曲线模型来描述锚固界面剪应力与剪切位移的关系,从而建立围岩变形作用下全长锚固锚杆受力模型与非线性解答,研究锚杆轴力和界面剪应力的分布特征及其随围岩径向位移的发展而产生的演变规律,并探讨界面残余剪切强度和锚杆长度的影响,结果表明:在围岩径向位移作用下,全长锚固锚杆轴力呈现中间大两头小的曲线分布,且随围岩径向位移发展,界面剪应力在两端先逐渐增加至峰值剪切强度,而后逐渐衰减至残余剪切强度,以致锚杆轴力呈现先增加后减小的演变规律;增加锚杆长度一定程度上可提高其对围岩的约束作用,但锚杆过长时,锚固界面将产生局部塑性变形或软化,削弱对围岩的约束作用;围岩径向位移越大,界面残余剪切强度对锚杆受力特性的影响越显著,其可提高锚杆对围岩的整体约束作用。研究成果对围岩全长锚固锚杆受力分析与设计具有一定的参考价值。

关键词：安全工程隧道全长锚固锚杆非线性界面模型受力特性

考虑脱锚的全长锚固锚杆典型工况力学特性分析

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煤炭学报 2020年第S02期45卷 599-608页

作者：王晓卿杨景贺李建忠杨磊煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验北京100013

全长锚固锚杆存在连续变形承载、非连续变形承载和拉拔承载3种典型工况。为系统研究全长锚固锚杆在不同典型工况下的力学特性,利用经过验证的数值模拟方法以及开发的脱锚算法开展数值试验,分析不同连续变形量级、不同裂隙参数与不同围... 详细信息

全长锚固锚杆存在连续变形承载、非连续变形承载和拉拔承载3种典型工况。为系统研究全长锚固锚杆在不同典型工况下的力学特性,利用经过验证的数值模拟方法以及开发的脱锚算法开展数值试验,分析不同连续变形量级、不同裂隙参数与不同围压拉拔条件下全长锚固锚杆的轴力与剪应力分布规律,以及脱锚对不同工况条件下锚杆力学特性的影响。研究结果表明:(1)在连续变形工况下,全长锚固锚杆的轴力沿杆体先增大后减小,中性点以外剪应力指向锚杆头部,逐渐减小;中性点以里剪应力指向锚杆尾部,先增大后减小。锚杆头部脱锚后,中性点向锚杆尾部转移,脱锚范围轴力与剪应力基本为0。(2)在非连续变形工况下,全长锚固锚杆轴力峰值与裂隙对应。脱锚前轴力与裂隙张开位移呈正比,剪应力在裂隙位置达到峰值,向两侧呈指数衰减,但方向相反;在裂隙位置脱锚后,轴力在脱锚段保持最大值,剪应力在脱锚范围两侧达到峰值,脱锚范围两侧剪应力方向相反。(3)在拉拔工况下,全长锚固锚杆的初始拉拔力快速增大,渐进脱锚后拉拔力表现为锯齿形升降,完全脱锚后拉拔力迅速衰减。峰值和残余拉拔力随围压而增大。未脱锚时轴力与剪应力从锚杆头部向尾部呈指数衰减;部分脱锚时轴力在脱锚段达到最大,剪应力峰值转移至脱锚范围以里;全部脱锚后轴力沿锚杆呈线性衰减,并随围压而增大。

关键词：全长锚固锚杆连续变形非连续变形锚杆拉拔脱锚

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

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煤炭学报 2019年第10期44卷 2966-2973页

作者：李英明赵呈星丛利孟祥瑞董春亮安徽理工大学省部共建深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 黑龙江科技大学矿业工程学院黑龙江哈尔滨150022 中天合创能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017020

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... 详细信息

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。

关键词：全长锚固锚杆应力分布中性点围岩条件托锚力锚杆长度

不同拉拔加载速率对全长锚固锚杆力学行为和声发射响应的影响

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Journal of Central South University 2021年第7期28卷 2052-2066页

作者：杜云楼冯国瑞康红普张玉江张僖洪 School of Mining Engineering Taiyuan University of TechnologyTaiyuan 030024China Research Center of Green Mining Engineering Technology in Shanxi Province Taiyuan 030024China Mining and Designing Branch China Coal Research InstituteBeijing 100013China Centre for Infrastructural Monitoring and Protection School of Civil and Mechanical EngineeringCurtin UniversityBentley WA 6102Australia

考虑到采矿扰动应力的影响,更好地理解不同拉拔加载速率下全长锚固锚杆的承载特性具有重要意义。本文采用一系列的实验室拉拔试验研究了不同拉拔加载速率对全长锚固锚杆力学性能和失效特性的影响。结果表明,锚固试件的力学性能表现出明... 详细信息

考虑到采矿扰动应力的影响,更好地理解不同拉拔加载速率下全长锚固锚杆的承载特性具有重要意义。本文采用一系列的实验室拉拔试验研究了不同拉拔加载速率对全长锚固锚杆力学性能和失效特性的影响。结果表明,锚固试件的力学性能表现出明显的加载速率依赖性和剪切增强特性。随着拉拔加载速率的增加,锚固试件的峰值拉拔载荷增大,而峰值拉拔载荷对应的位移和时间却减小,锚固试件的耐久性显著降低。同时,累积的声发射振铃计数、能量和事件数均随着拉拔加载速率的增加而减小。声发射事件的峰值频率呈现出明显的分区集中分布特征,振幅主要分布在50~80 dB的范围内。随着拉拔加载速率的增加,锚固界面的局部应变增大,且锚固界面的失效逐渐由局部剪切失效向整体剪切失效过渡。累积声发射振铃计数可用于评估拉拔过程中锚固界面的损伤特征,且分析结果与实验结果具有较好地一致性。该研究结果可为全长锚固锚杆的支护设计和性能监测提供参考。

关键词：全长锚固锚杆拉拔试验加载速率力学行为声发射响应失效特性

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全长锚固锚杆的剪应力分布规律研究

煤炭工程 2012年第10期44卷 92-95页

作者：张桂花西安科技大学陕西西安710054

文章从锚杆剪应力—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;并以此为基础,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... 详细信息

文章从锚杆剪应力—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;并以此为基础,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。

关键词：岩土工程剪应力分布全长锚固锚杆

全长锚固锚杆对深部动压巷道围岩控制作用研究

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全长锚固锚杆对深部动压巷道围岩控制作用研究

作者：张恩泽西安科技大学

学位级别：硕士

全长锚固锚杆对围岩控制效果得到广泛认可,对动压巷道围岩稳定性具有重要意义。针对目前全长锚固锚杆支护理论远滞后于实践,且在工程应用中主要依靠经验法和工程类比法的现状。通过理论、试验研究,分析端头锚杆和全长锚固锚杆的失效形式... 详细信息

全长锚固锚杆对围岩控制效果得到广泛认可,对动压巷道围岩稳定性具有重要意义。针对目前全长锚固锚杆支护理论远滞后于实践,且在工程应用中主要依靠经验法和工程类比法的现状。通过理论、试验研究,分析端头锚杆和全长锚固锚杆的失效形式,对比分析不同类型的锚杆锚固特性及受力特征,得出全长锚杆的横向剪应力对围岩可以产生较强的横向作用力,使得锚固范围内的岩层形成牢固的承载体,可以有效的控制采动巷道围岩的强烈变形;通过数值模拟实验对不同锚固长度锚杆与围岩的控制情况进行研究,得出了锚固长度与围岩变形之间的关系;研究动压巷道的破坏机理及变形规律并根据极限平衡理论建立的围岩力学模型,推导出围岩应力和位移公式;基于“高”、“大”、“长”的巷道支护理念研究动压巷道的支护参数,依据自稳隐形拱理论计算出初始巷道锚杆、锚索支护参数;通过数值模拟软件MIDAS/GTS模拟巷道小煤柱护巷段、双向动压影响段、沿空掘巷段的围岩变形情况,以巷道顶板下沉量、两帮收敛量为指标对巷道不同工况下的支护效果进行比较,最终制定出分段巷道的支护参数;通过在百良煤矿进行工业性试验研究,验证全长锚杆对动压巷道支护的有效性,有效抑制围岩大变形,节约大量成本。

关键词：动压巷道全长锚固锚杆支护技术围岩控制