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题名三维离散元多级可变刚度预应力锚杆/索支护模拟研究
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作者
吴祥业
蒙显泽
王帅
王婧雅
庞政
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机构
内蒙古科技大学矿业与煤炭学院
内蒙古自治区矿业工程重点实验室
内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心
内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心
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出处
《采矿与岩层控制工程学报》
北大核心
2025年第2期149-165,共17页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52264010)
内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2024 LHMS05017)
内蒙古自治区直属高校基本科研业务费资助项目(2023QNJS096)。
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文摘
为明确采动应力条件下锚杆/索支护体与围岩间的力学关系,采用理论分析、数值模拟和现场观测的方法进行了研究。建立了符合实际锚杆/索受力变形特征的多级可变刚度锚杆/索PFC^(3D)离散元数值模型,分析了多级可变刚度预应力锚杆/索轴力分布特征,阐明了锚杆/索的支护特性和受采动影响的受力、破断特征。研究结果表明:①基于离散元锚杆/索颗粒运动特性和接触模型特性展现工程锚杆/索受力变形特征,改变颗粒拉伸过程中平行黏结法向刚度(k_(n))值控制颗粒接触刚度,实现离散元锚杆/索变刚度功能;②引入阶段临界系数作为多级可变刚度判定阈值,实现了单根轴向单排颗粒锚杆/索在受拉过程中多级刚度特性,构建了不同类型多级可变刚度离散元锚杆/索模型,其特征曲线符合实验室锚杆/索拉伸特性;③获得三维巷道围岩预应力锚杆/索轴力分布特征,自由段轴力基本保持不变呈圆柱状分布,锚固段轴力呈圆锥状,分界点处达到峰值;④采动应力作用下,轴力大小呈现先减小后增大的趋势,两帮相同位置锚杆轴力大小呈现非对称性特征;失效锚索周围锚杆轴力大于有效锚索周围锚杆轴力,锚杆/索轴力变化出现阶段性规律,并展现出锚杆/索拉、剪、弯、扭受力变形特征,符合现场锚杆/索破断类型。
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关键词
颗粒流
预应力锚杆/索
变刚度特性
巷道支护
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Keywords
particle flow
prestressed bolt-cable
variable stiffness characteristics
roadway support
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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