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让压锚杆能量本构模型及支护参数设计

中国矿业大学学报 2014年第2期43卷 241-247页

作者：单仁亮杨昊钟华陶宇中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083

采用能量分析法将让压锚杆的荷载-位移曲线划分为弹性阶段、让压阶段和塑性强化阶段.分别推出3个阶段让压锚杆的能量本构方程以及围岩作用下的能量方程.近似求解让压锚杆和普通锚杆在弹性极限荷载、承载力极限以及围岩共同作用条件下的... 详细信息

采用能量分析法将让压锚杆的荷载-位移曲线划分为弹性阶段、让压阶段和塑性强化阶段.分别推出3个阶段让压锚杆的能量本构方程以及围岩作用下的能量方程.近似求解让压锚杆和普通锚杆在弹性极限荷载、承载力极限以及围岩共同作用条件下的支护性能.结果表明:在3种不同条件下,让压锚杆的支护能力较普通锚杆分别提升了52.3%,211.2%,77.3%.依据组合拱理论给出了让压锚杆的支护数量、间距、长度、最大预留空间等参数的理论公式.

关键词：让压锚杆能量本构模型力学分析支护参数计算

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让压锚杆让压管长度的解析设计方法

隧道建设（中英文） 2019年第1期39卷 119-124页

作者：吴福宝王梓秡夏才初邓云纲刘宇鹏中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 同济大学地下建筑与工程系上海200092

为确保让压锚杆在高地应力软岩大变形隧道中起到良好的让压性能,保证围岩释放变形能的同时能有效保持围岩的稳定性,基于锚杆中性点理论,在分析围岩与锚杆的相互作用时考虑让压管的让压效应,假定由让压变形量引起的相对拉伸变形量沿隧道... 详细信息

为确保让压锚杆在高地应力软岩大变形隧道中起到良好的让压性能,保证围岩释放变形能的同时能有效保持围岩的稳定性,基于锚杆中性点理论,在分析围岩与锚杆的相互作用时考虑让压管的让压效应,假定由让压变形量引起的相对拉伸变形量沿隧道半径符合双曲线的变化规律,通过建立锚杆中性点两侧轴向拉力的平衡方程,推导全长锚固让压锚杆的内力计算公式。结合昆宜高速万溪冲隧道工程,得到让压锚杆的轴力分布情况及其随让压管长度的变化规律:锚杆最大轴力随让压管长度的增加而减小,而轴力的分布形式变化不大。在此基础上得出让压管合理长度范围的设计准则:由锚杆抗拉极限轴力确定让压管长度的下限值,以保证让压锚杆不因拉断而破坏;根据隧道洞壁处锚杆受到的黏结摩阻力确定让压管长度的上限值,以确保锚杆中性点理论假设始终成立。

关键词：隧道让压锚杆让压管长度中性点理论解析设计方法

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让压锚杆让压管合理长度的确定

煤炭技术 2015年第1期34卷 57-59页

作者：朱兵兵王世炫肖跟健罗勇安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001

深部软岩巷道的支护是一直困扰煤矿安全高效开采的问题,分析了让压锚杆的结构和支护机理,并根据拉麦公式分析了让压管的长度对组合拱的厚度和强度的影响.结合锚杆的应力-应变关系和弹塑性力学相关内容给出了一种确定让压管长度的公式,... 详细信息

深部软岩巷道的支护是一直困扰煤矿安全高效开采的问题,分析了让压锚杆的结构和支护机理,并根据拉麦公式分析了让压管的长度对组合拱的厚度和强度的影响.结合锚杆的应力-应变关系和弹塑性力学相关内容给出了一种确定让压管长度的公式,在实际工程应用中取得了很好的效果。

关键词：让压锚杆组合拱让压管长度

让压锚杆支护结构及其在膨胀性岩土体中的应用研究

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让压锚杆支护结构及其在膨胀性岩土体中的应用研究

作者：王奎湘潭大学

学位级别：硕士

随着现代化建设的不断推进、西部大开发战略的实施和对建立环境友好型社会的重视,工程中遇到的膨胀土问题屡见不鲜。膨胀土作为我国华南、西南、西北地区广泛分布的岩土体,以其力学性质复杂、治理难度较大,逐渐成为了我国基础设施建设... 详细信息

随着现代化建设的不断推进、西部大开发战略的实施和对建立环境友好型社会的重视,工程中遇到的膨胀土问题屡见不鲜。膨胀土作为我国华南、西南、西北地区广泛分布的岩土体,以其力学性质复杂、治理难度较大,逐渐成为了我国基础设施建设中面临的主要难题之一。对于膨胀土的治理,目前主要采用锚杆支护的方式,然而常规锚杆在对膨胀土防护的实践中,逐渐表现出锚固力不足、延伸率有限、锚固段易破坏等缺点。基于此本文研发了一种应用于膨胀性岩土体的新型让压锚杆支护结构,将其与目前工程界广泛使用的锚杆系统进行对比,最后基于新型让压锚杆的作用特征对其支护性能进行深入分析。以下为本文的主要研究内容:首先,在目前关于膨胀土基本工程力学特性研究的基础上,以空气湿度、环境温度和外部荷载构建初始条件,对土体胀缩特性进行分析,系统阐述干湿循环对土体的周期相关性、界限特征、变形特征以及内部矿物分布特征的影响。其次,通过对让压锚杆结构构造和作用机理的分析,对让压锚杆不同直径螺栓进行抗剪强度试验,测定试验螺栓的抗剪强度,通过室内试验得到的应力-应变曲线,分析其不同螺栓所产生的让压量,并得到让压锚杆力学特征曲线。阐述了让压锚杆支护结构的施工方法。再次,通过选择膨胀力衰减曲线,结合让压锚杆力学特征曲线,分析新型让压锚杆的支护机理。基于锚固力增长曲线,对新型让压锚杆与普通锚杆、普通让压锚杆进行形变对比分析。从数学层面上对三种锚杆进行能量本构分析,推导得到三种锚杆在不同杆向位移阶段的数学表达式。根据三种锚杆的能量本构关系,对比分析三种锚杆的极限能量值。最后,基于有限元软件进一步研究让压锚杆支护结构体系在膨胀性岩土体边坡中的支护效果,对普通锚杆、普通让压锚杆、让压锚杆三种工况的边坡顶面沉降进行了对比分析,并对让压锚杆支护膨胀性岩土体边坡的稳定性做出评价,验证了让压锚杆支护膨胀性岩土体边坡的可行性。

关键词：膨胀性岩土体变形机理让压锚杆能量本构数值模拟

让压锚杆（索）在挤压型大变形地下硐室中的作用机理及应用研究

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让压锚杆（索）在挤压型大变形地下硐室中的作用机理及应用研究

作者：张彪西南交通大学

学位级别：硕士

近年来随着我国不断加强建设大型水电开发及基础设施的力度,穿越高地应力、高烈度区的长、大、深埋地下硐室大量涌现,诱发的挤压型大变形地下硐室大变形问题日益突显。当采用“强支硬顶”型的支护体系来控制地下硐室的大变形时,往往会... 详细信息

近年来随着我国不断加强建设大型水电开发及基础设施的力度,穿越高地应力、高烈度区的长、大、深埋地下硐室大量涌现,诱发的挤压型大变形地下硐室大变形问题日益突显。当采用“强支硬顶”型的支护体系来控制地下硐室的大变形时,往往会诱发围岩的真实“抵抗”应力,造成支护的破坏,这在以往的工程中也得到了验证。为了解决传统的锚杆支护方式在挤压型大变形地下硐室中存在的问题,本论文做了以下几项工作：(1)通过对挤压型大变形地下硐室锚杆支护的调研,分析了常规锚杆在挤压型大变形地下硐室中的作用机理,结合具体工程实例对其破坏特征进行了探讨。(2)对挤压型大变形地下硐室的支护作用机理进行了研究,分析了挤压程度严重的地下硐室开挖,在不同支护抗力作用下围岩的变形规律及应力特征。(3)通过对国内外现有的让压锚杆资料的调研分析,总结了让压锚杆的应用现状。针对大变形地下硐室提出了一种新型的让压锚杆,通过室内及现场试验,揭示了其力学特性及作用机理。(4)通过数值模拟的手段,利用得到的让压锚杆力学特性曲线,对其在工程中的应用进行了探讨,验证了其优越性及可靠性。

关键词：挤压型大变形让压锚杆作用机理力学特性曲线

让压锚杆在深埋软岩隧洞中的作用机理及支护效应研究

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让压锚杆在深埋软岩隧洞中的作用机理及支护效应研究

作者：朱彦山东科技大学

学位级别：硕士

煤矿巷道、引水隧洞等大埋深的地下洞室经常穿过软弱岩体,锚杆支护作为岩土、矿山领域最为常用的技术手段,能够有效地提高软岩稳定性。传统锚杆变形量小,不能适应隧洞软弱围岩的大变形,让压锚杆的出现有效地解决了这一问题。本文基于前... 详细信息

煤矿巷道、引水隧洞等大埋深的地下洞室经常穿过软弱岩体,锚杆支护作为岩土、矿山领域最为常用的技术手段,能够有效地提高软岩稳定性。传统锚杆变形量小,不能适应隧洞软弱围岩的大变形,让压锚杆的出现有效地解决了这一问题。本文基于前人研发的新型让压锚杆,运用FLAC3D模拟了让压锚杆与普通锚杆的拉拔试验,锚杆受到拉拔作用时,锚杆端头位置轴力最大,沿着杆体向里端逐渐减小,让压锚杆减小的幅度比普通锚杆大;随着拉拔力的增加,锚杆的轴力相应增大,让压锚杆增大的速度比普通锚杆小。对比前人进行的室内与现场拉拔试验,证明了采用FLAC3D模拟让压锚杆拉拔试验与实际相符,并且验证了模拟锚杆杆体抗剪性能的可行性。对比分析了普通锚杆和让压锚杆在软岩隧洞中的支护效应,相比于普通锚杆,让压锚杆达到屈服强度的速度更慢,达到屈服强度后维持的时间更长。普通锚杆最大承力的中间位置容易被拉断,轴力呈“沙漏状”分布,让压锚杆在达到屈服强度后,能维持较长时间,轴力呈“纺锤状”分布。并且得出6 m让压锚杆的弹性让压距离为70.54 mm,塑性让压距离为130.65 mm。以“引汉济渭”工程秦岭深埋软岩隧洞为工程背景,以完成TBM掘进机卡停后的脱困工作为工程目标,基于室内岩石力学试验对现场工程岩体的参数进行了估算,根据现场实测结果,通过反分析法确定了围岩参数;采用FLAC3D对秦岭深埋隧洞脱困段的支护进行模拟,发现普通锚杆容易发生破断失效,而由于让压组件的大延伸率,让压锚杆能够适应围岩的变形,不容易发生破断,较长时间起到支护作用,从而达到控制围岩变形的效果。针对秦岭深埋隧洞TBM卡机段的脱困工作,在脱困段的支护采用让压锚杆,脱困之后的正常段支护采用普通锚杆,该方案的数值模拟结果与实测结果基本一致。后期工程实践证明,这一方案的实施能够有效辅助解决TBM卡机问题,顺利完成脱困。

关键词：让压锚杆深埋软岩隧洞作用机理支护效应数值模拟

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动压软岩巷道用让压锚杆的设计与性能分析

机械设计 2013年第8期30卷 93-96页

作者：王成军何涛张东速陈蕾安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

根据弹簧恒力支撑装置的原理,设计了一种动压软岩巷道用让压锚杆,介绍了动压软岩巷道用让压锚杆的总体结构及让压机理,并对锚固头进行了受力分析,推导了刀形凸轮方程,通过Matlab编程求解了刀形凸轮轮廓曲线。该锚杆具有3级伸长性能,变... 详细信息

根据弹簧恒力支撑装置的原理,设计了一种动压软岩巷道用让压锚杆,介绍了动压软岩巷道用让压锚杆的总体结构及让压机理,并对锚固头进行了受力分析,推导了刀形凸轮方程,通过Matlab编程求解了刀形凸轮轮廓曲线。该锚杆具有3级伸长性能,变形量大,能在保持一定锚固力的条件下,使锚固头沿锚杆体产生大位移让压,且在围岩卸压后锚固头可回移补强,形成柔性支护。

关键词：动压软岩巷道让压锚杆刀形凸轮设计

全长黏结大变形让压锚杆波纹套筒阻力计算及试验研究

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山东科技大学学报（自然科学版） 2021年第1期40卷 27-32页

作者：殷齐浩王洪闪李廷春朱庆文李春廷冉金林山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 成都基准方中建筑设计有限公司青岛分公司山东青岛266590

软岩巷道在建设过程中常常出现大变形现象,极易造成锚杆与围岩之间变形不协调而使锚杆过早屈服破坏,严重影响矿井生产的安全及效率。为了更好支护软岩巷道,提出一种全长黏结大变形让压锚杆,相较于普通锚杆,该锚杆可以提供较大让压距离... 详细信息

软岩巷道在建设过程中常常出现大变形现象,极易造成锚杆与围岩之间变形不协调而使锚杆过早屈服破坏,严重影响矿井生产的安全及效率。为了更好支护软岩巷道,提出一种全长黏结大变形让压锚杆,相较于普通锚杆,该锚杆可以提供较大让压距离和连续工作阻力。首先,介绍了该锚杆的主要结构特点,分析了工作原理,指出其工作全过程分为弹性变形阶段、让压变形阶段及极限变形阶段;然后,通过理论分析得到波纹套筒阻力计算公式,研究了各参数对阻力大小的影响;最后,通过室内拉拔试验对该锚杆波纹套筒阻力值进行测试,试验结果表明理论计算结果与实测数据误差为7.4%,两者吻合度较好。

关键词：软岩巷道让压锚杆工作原理拉拔试验波纹套筒阻力

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新型让压锚杆作用机理研究

力学与实践 2015年第2期37卷 193-196 237,237页

作者：郭永建姜飞周浩项小珍青岛国信胶州湾交通有限公司山东青岛266500 山东建筑大学济南250101 杭州图强工程材料有限公司杭州310000

软岩大变形工程存在因开挖卸荷导致较大的应力释放,在工程施工过程中将会产生较大变形的特点,如沿用传统的锚杆进行支护,岩体的大变形所产生的过大拉力将会造成锚杆的拉断破坏.针对软岩大变形工程存在的该类问题,介绍了一种新型的端部... 详细信息

软岩大变形工程存在因开挖卸荷导致较大的应力释放,在工程施工过程中将会产生较大变形的特点,如沿用传统的锚杆进行支护,岩体的大变形所产生的过大拉力将会造成锚杆的拉断破坏.针对软岩大变形工程存在的该类问题,介绍了一种新型的端部具有让压装置的新型压力分散型让压锚杆,并对该让压锚杆的作用机理和力学行为进行分析,得出锚固体的作用机理与传统压力分散型锚杆相比分为3个阶段,并通过试验的方式确定了该让压锚杆的让压力.这种新型让压锚杆在将锚固体压力分散的同时,实现大变形的让压,适宜在大变形工程中进行应用.

关键词：让压锚杆软岩大变形压力分散型作用机理