多种工况螺纹钢锚杆应力应变特征研究 被引量：2

1

作者 褚晓威 《煤炭工程》 北大核心 2024年第9期136-145,共10页

针对锚杆应力应变复杂多变、难以准确实测的问题,在开展实验室拉伸测试及DIC监测的基础上,采用数值模拟分析了正常及存在缺陷螺纹钢锚杆在不同工况下杆体应力应变特征及其演化规律。研究结果表明:锚杆杆体最大应力、最大真实应变和最大... 针对锚杆应力应变复杂多变、难以准确实测的问题,在开展实验室拉伸测试及DIC监测的基础上,采用数值模拟分析了正常及存在缺陷螺纹钢锚杆在不同工况下杆体应力应变特征及其演化规律。研究结果表明:锚杆杆体最大应力、最大真实应变和最大塑性应变均随着载荷值和载荷类型的增加,总体上呈增大趋势;当锚杆含缺陷时,缺陷部位应力应变明显集中,而缺陷形态、位置等会影响应力应变分布。由于螺纹和横肋等结构以及缺陷的存在,杆体易产生局部应力和应变集中,塑性应变也更大。在高载荷和腐蚀等影响下,塑性应变集中处易发展成为裂纹源头,进而导致锚杆断裂失效。该研究结果可以为锚杆结构优化、状态监测和寿命预测等提供参考价值。 展开更多

关键词 螺纹钢锚杆 锚杆结构 应力应变 塑性应变 拉伸测试

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螺纹钢锚杆搅拌树脂锚固剂端部形态优化试验研究 被引量：5

2

作者 刘少伟 崔磊 +4 位作者 马念杰 姜彦军 李永恩 彭博 卢运海 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1501-1511,共11页

常用的树脂锚固剂是实现螺纹钢锚杆与围岩黏结的重要介质,其工作性能对锚固质量存在重要影响,螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂是锚固的关键步骤。为明晰螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂问题,基于已有成果分析了螺纹钢锚杆搅拌端部类型,重点... 常用的树脂锚固剂是实现螺纹钢锚杆与围岩黏结的重要介质,其工作性能对锚固质量存在重要影响,螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂是锚固的关键步骤。为明晰螺纹钢锚杆端部搅拌树脂锚固剂问题,基于已有成果分析了螺纹钢锚杆搅拌端部类型,重点对双楔形端部搅拌树脂锚固剂进行了力学分析,得到了加制“V”型槽双楔形搅拌端效果良好的理论基础。锚杆端部加制“V”型槽有助于锚杆端头刺入锚固剂封袋,增加锚固剂所受的旋转力,更好破坏锚固剂封袋,增强锚固剂的搅拌效果;拉拔实验发现,双楔形角在60°~75°,随着双楔形角的增大,锚杆的拉拔力有逐渐递增的趋势,在双楔形端部加制“V”型槽的螺纹钢锚杆锚固时,平均拉拔力峰值比未加制“V”型槽的提高了22%,比传统原型锚杆提高了62%,相比于锚杆有横肋双楔形搅拌端,无横肋双楔形搅拌端的平均拉拔力峰值下降了约16%;通过高速动态非接触全场应变测试系统观察搅拌过程发现,锚杆原型搅拌端搅拌锚固剂时其封袋是被搅拌端挤压、摩擦破坏的,且破坏过程中锚固剂封袋几乎没有发生扭曲;锚杆单楔形搅拌端搅拌锚固剂时锚杆单楔形尖端从锚固剂与孔壁之间的空隙插入,将锚固剂推入孔壁的一侧进行挤压、旋转,并从锚固剂侧面破袋;锚杆双楔形搅拌端搅拌锚固剂时,双楔形端部使锚固剂封袋顶部产生凹陷、挤压、扭曲,最终使锚固剂封袋破坏,在双楔形端部加制“V”型槽后,锚固剂封袋发生更大扭曲,更有助于破坏锚固剂封袋,使树脂胶泥与固化剂充分混合,提升搅拌效率。 展开更多

关键词 螺纹钢锚杆 树脂锚固剂 杆体端部优化 锚固过程可视化

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高矿化度矿井水中螺纹钢锚杆点蚀机制研究 被引量：10

3

作者 褚晓威 鞠文君 付玉凯 《矿业科学学报》 CSCD 2021年第3期305-313,共9页

受地下水侵蚀及开采环境影响,锚杆易发生腐蚀甚至断裂,点蚀等局部腐蚀形式通常是锚杆失效的主要源头。为研究螺纹钢锚杆在腐蚀性矿井水中的点蚀行为,采用金相、电化学及显微视频等手段,观测了4种锚杆点蚀发展过程并初步揭示其形成机制... 受地下水侵蚀及开采环境影响,锚杆易发生腐蚀甚至断裂,点蚀等局部腐蚀形式通常是锚杆失效的主要源头。为研究螺纹钢锚杆在腐蚀性矿井水中的点蚀行为,采用金相、电化学及显微视频等手段,观测了4种锚杆点蚀发展过程并初步揭示其形成机制。结果表明,锚杆的点蚀易发生在夹杂物处,夹杂物及界面处基体优先溶解形成界面沟槽并出现局部酸化,从而进一步加速基体和夹杂物的溶解、脱落而形成点蚀坑;采用大小电极极化试验对比验证了界面沟槽对腐蚀的加速作用。 展开更多

关键词 高矿化度矿井水 螺纹钢锚杆 点蚀 夹杂物 界面沟槽

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右旋螺纹钢锚杆横肋间距锚固优化数值模拟研究 被引量：9

4

作者 马双文 张明 +3 位作者 CAO Chen 张怀东 REN Ting 韩军 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期117-125,共9页

为了研究右旋螺纹钢锚杆不同横肋间距对其锚固性能的影响,通过ANSYS有限元数值模拟软件分析了在简支约束条件下60、100kN载荷下横肋间距为12、24、36、48和60mm的右旋锚杆锚固试件的受力状态。模拟结果显示:2种载荷下,锚杆杆体表面最大... 为了研究右旋螺纹钢锚杆不同横肋间距对其锚固性能的影响,通过ANSYS有限元数值模拟软件分析了在简支约束条件下60、100kN载荷下横肋间距为12、24、36、48和60mm的右旋锚杆锚固试件的受力状态。模拟结果显示:2种载荷下,锚杆杆体表面最大应力在横肋间距12、24、36、48mm时增长较为显著,与横肋间距48mm相比,横肋间距为60mm时最大应力无明显增长;杆体横肋对应的树脂圈凹槽处易形成应力集中区域,且在横肋间距为48mm时应力峰值达到最大;试件套筒外壁应变随着横肋间距增加先增大而后减小,在横肋间距为48mm时达到最大。分析表明,在树脂与套筒内壁和杆体锚固段锚固密实情况下,横肋间距为48mm时试件的锚固性能最优。 展开更多

关键词 右旋螺纹钢锚杆 数值模拟 横肋间距 锚固性能

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预应力螺纹钢锚杆扭矩-预紧力转化试验研究 被引量：5

5

作者 侯俊领 李垂宇 +2 位作者 赵能 张敦喜 杜承航 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期55-64,共10页

为有效提高预应力螺纹钢锚杆预紧力,降低锚杆断锚、失锚现象,对锚杆扭矩-预紧力转化关系及螺母装配过程中锚杆危险点进行理论分析,得出影响预紧力的因素以及锚杆断裂的原因;研发锚杆扭矩-预紧力转化测试工装,分别检测锚杆预紧过程中施... 为有效提高预应力螺纹钢锚杆预紧力,降低锚杆断锚、失锚现象,对锚杆扭矩-预紧力转化关系及螺母装配过程中锚杆危险点进行理论分析,得出影响预紧力的因素以及锚杆断裂的原因;研发锚杆扭矩-预紧力转化测试工装,分别检测锚杆预紧过程中施加的总扭矩、螺纹副扭矩、托盘支承面扭矩;研发锚杆滚动式减摩垫片,通过理论分析及现场应用得出其扭矩-预紧力转化关系,降低托盘摩擦损耗对预紧力的影响;研发拉压分离型螺母,通过数值模拟和实验室试验得出其受力云图和扭矩-预紧力的转化关系,降低螺纹副变形、受力环境差对预紧力的影响。研究结果表明:滚动式减摩垫片,可降低螺母与托盘支承面的摩擦,提高扭矩-预紧力转化效率,预紧力提高2倍以上;应用拉压分离型螺母,将传统锚杆螺纹副拉压复合型的集中承载优化为拉压分离型的均布承载,显著缓和锚杆危险面和危险点的应力大小,实现螺纹副协调变形,降低断锚的现象发生。 展开更多

关键词 预应力螺纹钢锚杆 扭矩-预紧力 锚杆断裂危险点 滚动式减摩垫片 拉压分离型螺母

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螺纹钢树脂锚杆特点分析及其应用 被引量：1

6

作者 梁生芳 《煤炭工程》 北大核心 2003年第1期4-6,共3页

锚杆支护是我国煤巷支护发展的方向 ,文章重点介绍了螺纹钢树脂锚杆 ,并对其锚固性能、受力特点和优缺点进行了分析 ,观点明确 ,分析透彻。通过工程实例证明 ,螺纹钢树脂锚杆支护效果好 。

关键词 螺纹钢树脂锚杆 煤巷 支护效果 支护参数 支护机理 锚固方式

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螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律 被引量：15

7

作者 李东印 王伸 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2026-2032,共7页

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏... 在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。 展开更多

关键词 螺纹钢锚杆 横肋 应力分布 锚固体破坏

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锚杆端部形态对锚固居中度影响分析及优化试验研究 被引量：1

8

作者 侯彪 鞠文君 +4 位作者 张镇 褚晓威 潘坤 王银伟 杨鸿智 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期633-646,共14页

锚杆支护以其独特的优越性被广泛应用于地下工程建设支护当中,随着工程深度的增加以及地质条件的复杂多变对锚杆锚固性能提出了更高要求,锚杆锚固偏心现象普遍存在于岩土及地下支护工程中,对锚固系统工作性能存在一定的不利影响。采用... 锚杆支护以其独特的优越性被广泛应用于地下工程建设支护当中,随着工程深度的增加以及地质条件的复杂多变对锚杆锚固性能提出了更高要求,锚杆锚固偏心现象普遍存在于岩土及地下支护工程中,对锚固系统工作性能存在一定的不利影响。采用理论分析、数值模拟和实验室试验等方法,初步研究了螺纹钢锚杆不同端部形态对锚杆居中度的影响机制,明晰了锚杆偏心对锚固性能的影响特征,基于自主设计的不同端部形态锚杆,对锚杆锚固偏心问题的控制对策进行了有效探索。理论分析表明:锚杆端部形态对锚固居中度的影响较大。锚杆锥形尖端容易刺破锚固剂封袋,在钻进搅拌锚固剂时减小了锚固过程中的阻力,同时端部凸出齿轮部分能够固定锚杆钻进搅拌锚固剂过程中相对锚固孔的位置,提高锚杆居中度。数值模拟分析发现,在光滑和粗糙锚固孔条件下,齿轮形和伞齿形端部锚杆相较于原型和锥形端部锚杆的运动轨迹更接近锚固孔中心位置,居中率提高约85%。由试验可知,水平锚固时锚杆偏心程度要高于竖直锚固时,而齿轮形和伞齿形端部在锚固过程中能够限制锚杆的运动轨迹,锚杆基本不会出现偏心现象,且锚固终态时锚杆居中效果较好,其居中度相较于原型端部分别提升81.9%、86.7%左右,锚固力分别提升了16.7%、22.1%左右;锥形端部锚杆居中度相较于原型端部锚杆提升8.4%左右,锚固力提升7.9%左右。研究成果对于提高锚杆锚固居中度、改善锚固性能具有一定的理论与工程应用价值。 展开更多

关键词 螺纹钢锚杆 树脂锚固 端部形态 居中度 锚固可视化

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不同肋间距锚杆锚固性能实验室试验研究 被引量：22

9

作者 吴涛 CAO Chen +5 位作者 赵象卓 张明 张怀东 REN Ting 马双文 韩军 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2545-2553,共9页

为确定右旋螺纹钢锚杆肋间距与锚固性能的关系,对锚固于壁厚5.5和7.0 mm刚性套筒的肋间距分别为12,24,36,48 mm锚杆锚固试件进行拉拔试验,测定和计算拉拔力、剪胀位移量、耗能值、套筒周向应变等。试验结果显示,拉拔力、剪胀位移量、耗... 为确定右旋螺纹钢锚杆肋间距与锚固性能的关系,对锚固于壁厚5.5和7.0 mm刚性套筒的肋间距分别为12,24,36,48 mm锚杆锚固试件进行拉拔试验,测定和计算拉拔力、剪胀位移量、耗能值、套筒周向应变等。试验结果显示,拉拔力、剪胀位移量、耗能值随肋间距的增加呈近似线性增长趋势;壁厚5.5和7.0 mm套筒拉拔试验中,肋间距48 mm试件相较肋间距12 mm试件的拉拔力分别增加了27.4%,50.43%,剪胀位移量分别提高了379.18%和813.55%,耗能值相比提高了52.06%和124.32%。周向应变量随肋间距增加呈现先增加后减小,其最大值出现在肋间距36 mm,与肋间距12 mm相比分别增加95.14%和112.84%。分析表明随着杆体肋间距的增加,嵌入锚固杆体相邻肋间距内的树脂长度增加,树脂的受剪面积增大,因而抗剪力、拉拔力在增加;树脂破坏后体积膨胀以及轴力在径向的分力增加,使得套筒周向产生应变,直接引起树脂剪胀破坏后的位移量增加。肋间距的增加可以提高锚固性能,肋间距为48 mm时右旋螺纹钢锚杆的锚固性能最好。 展开更多

关键词 螺纹钢锚杆 肋间距 锚固力 剪胀值 耗能值

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不同围岩条件下锚杆肋间距与锚固力优化研究 被引量：18

10

作者 赵象卓 张宏伟 +3 位作者 CAO Chen 张明 张怀东 韩军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1263-1270,1280,共9页

为研究不同围岩条件下锚杆肋间距与锚固性能的关系,基于厚壁理论,对肋间距分别为12、24、36、48 mm的左旋螺纹钢锚杆锚固试件在套筒壁厚4.5 mm和6.0 mm条件下进行拉拔试验,通过测试拉拔力、拉拔力大于100 kN的位移量、套筒周向应变、耗... 为研究不同围岩条件下锚杆肋间距与锚固性能的关系,基于厚壁理论,对肋间距分别为12、24、36、48 mm的左旋螺纹钢锚杆锚固试件在套筒壁厚4.5 mm和6.0 mm条件下进行拉拔试验,通过测试拉拔力、拉拔力大于100 kN的位移量、套筒周向应变、耗能值等参数,探讨了不同围岩条件下锚杆肋间距与锚固性能的关系。试验结果表明:在不同的套筒中,即不同围岩条件下,随着肋间距的增加,锚杆拉拔力大于100 kN的位移量、套筒周向应变、拉拔耗能值相应增大;肋间距为24 mm时,锚杆拉拔力最大,相同肋间距的锚杆在围岩强度较大的条件下拉拔力较大;壁厚为4.5 mm的套筒周向应变均大于壁厚为6.0 mm的套筒,即不同围岩条件对锚杆控制其变形能力有重要影响;在不同围岩条件下,增大肋间距均可以提高锚杆的锚固性能。 展开更多

关键词 厚壁理论 拉拔试验 螺纹钢锚杆 肋间距 锚固性能

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顶板锚固区岩层变形破坏特征实验研究 被引量：1

11

作者 孙喜贵 《煤矿开采》 北大核心 2013年第6期63-66,共4页

针对实验矿井巷道掘进期间发生局部冒顶的难题,设计了相似模拟实验和数值分析实验,对不同支护形式下顶板锚固区域内煤岩层的变形破坏特征进行对比分析。结果表明:实验条件下采用A3圆钢锚杆支护时,载荷2.4kN岩层开始出现局部垮落,载荷3.... 针对实验矿井巷道掘进期间发生局部冒顶的难题,设计了相似模拟实验和数值分析实验,对不同支护形式下顶板锚固区域内煤岩层的变形破坏特征进行对比分析。结果表明:实验条件下采用A3圆钢锚杆支护时,载荷2.4kN岩层开始出现局部垮落,载荷3.6kN巷道顶板完全垮落,达到顶板支护结构的极限承载能力,冒落高度位于顶板上方2.4m,超出了锚杆的锚固范围,难以维护顶板的稳定性;采用螺纹钢锚杆后,支护结构承载力为6.24kN,比A3圆钢锚杆提高了73%,并大于矿井上覆岩层的实际载荷;螺纹钢锚杆可使顶板形成完整的锚固结构,抑制离层,增加顶板结构的承载能力。 展开更多

关键词 螺纹钢锚杆 支护结构 承载能力 相似实验

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锚网索喷联合支护在荣华斜井施工中的应用 被引量：4

12

作者 许华春 秦玉明 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2005年第6期12-14,共3页

在荣华斜井一采区大断面绞车硐室软岩施工过程中,通过采用以螺纹钢树脂锚杆为主的联合支护技术,改变了传统的支护方式,减少了工程量,缩短施工工期,取得显著的安全效益和经济效益。

关键词 螺纹钢树脂锚杆 预应力锚索 软岩支护 大断面硐室施工

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