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锚固角度对节理岩体动态压剪响应的影响研究
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作者 殷志强 张驰 +3 位作者 张志雄 齐潮 章新生 曹坤 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期163-172,共10页
为探究锚固角度对贯通节理岩体动态力学特性和锚固体破坏行为的影响。利用分离式霍普金森压杆系统,对锚固角度为15°、30°、45°、60°和75°的全锚节理岩体进行动载冲击试验,分析不同锚固角度下锚固岩体动态应力... 为探究锚固角度对贯通节理岩体动态力学特性和锚固体破坏行为的影响。利用分离式霍普金森压杆系统,对锚固角度为15°、30°、45°、60°和75°的全锚节理岩体进行动载冲击试验,分析不同锚固角度下锚固岩体动态应力应变、锚固锚杆应变与锚固基体滑移压剪行为。结果表明:随锚固角度的增加,锚固体峰值应力呈先增大再减小的趋势,分别为15.8、18.1、20.9、24.7和23.3 MPa,在锚杆抵抗压剪作用下锚固体的动态应力应变曲线呈“双峰”形态;在岩体压剪行为下锚杆轴向应变呈降低趋势,冲击瞬间锚杆应变率随角度的增加出现下降,45°锚固角度下位于节理面左右侧的应变片所监测的应变幅值接近;锚固体受载端沿冲击方向位移呈现逐渐减小趋势,分别为4.84、1.71、1.40、1.01和0.84 mm,锚杆抵抗锚固基体沿节理面压剪滑移的能力逐渐增强。 展开更多
关键词 锚固角度 贯通节理 应力 锚杆应变 滑移压剪
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考虑倾角影响压力型锚索锚固段应力的近似理论分析
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作者 叶红 陶廷权 +1 位作者 李艳 陈燕平 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期136-143,共8页
为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,考虑平面应力状态的应力分析,基于明德林(Mindlin)理论解推导了压力型锚索锚固段注浆体所受压应力的近似理论解和锚固体与岩土层间剪应力的近似理论解,并进行了算例分析。研究结果表明:锚索倾... 为了更加精确地研究压力型锚索的锚固机理,考虑平面应力状态的应力分析,基于明德林(Mindlin)理论解推导了压力型锚索锚固段注浆体所受压应力的近似理论解和锚固体与岩土层间剪应力的近似理论解,并进行了算例分析。研究结果表明:锚索倾角与压力型锚索锚固段注浆体应力分布曲线之间存在负相关关系,锚索倾角与锚固段注浆体应力峰值之间存在幂函数关系,且锚索倾角对锚固段注浆体所受压应力和锚固体与岩土层间剪应力的影响较大。所得研究结果进一步丰富了压力型锚索锚固技术的理论研究内容,可为新型锚固技术的开发应用提供一定的参考,也为压力型锚索加固岩土体设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 压力型锚索 Mindlin理论 应力状态 锚固机理 锚索倾角
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含砾黏土地层钢筋笼扩大头锚杆承载特性研究
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作者 张信贵 田应志 +2 位作者 韩伟 张懿丹 潘政宇 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期172-182,共11页
为了研究钢筋笼扩大头锚杆在含砾黏土地层的承载性能,根据6根不同扩大头尺寸、扩大头长度和总长度的锚杆现场破坏试验确定抗拔力极限值的计算方法;根据破坏试验设计工程项目钢筋笼扩大头抗浮锚杆尺寸,进行6根相同设计参数的钢筋笼扩大... 为了研究钢筋笼扩大头锚杆在含砾黏土地层的承载性能,根据6根不同扩大头尺寸、扩大头长度和总长度的锚杆现场破坏试验确定抗拔力极限值的计算方法;根据破坏试验设计工程项目钢筋笼扩大头抗浮锚杆尺寸,进行6根相同设计参数的钢筋笼扩大头抗浮锚杆验收试验;建立三维有限元模型,通过与现场试验结果进行荷载-位移曲线和抗拔力极限值双元参数拟合对比,验证模型的合理性,研究钢筋笼扩大头锚杆荷载传递规律、荷载分担比,分析其失效破坏机理。结果表明:相较于等直径锚杆,钢筋笼扩大头锚杆承载力、变形控制能力提升显著,含砾黏土地层非预应力钢筋笼扩大头锚杆侧压力系数ξ取0.8Ka(Ka为扩大头锚杆前端土体主动土压力系数)较为合理;含砾黏土地层钢筋笼扩大头锚杆塑性变形占比较大,拉拔荷载达到0.6倍抗拔力极限值时,锚杆塑性位移占总位移比值达到49.81%~55.01%;普通段侧摩阻力、扩大头端阻力、扩大段侧摩阻力分别占锚杆极限承载力的44.2%、12.2%、43.6%;扩大头锚杆侧摩阻力沿深度方向整体呈增大-减小-增大-减小的趋势;锚杆顶部和扩大头顶部土体最早出现塑性区,随着荷载增大,塑性区沿轴向不断发展直至贯通,锚杆失效。 展开更多
关键词 钢筋笼扩大头锚杆 含砾黏土 承载特性 侧压力系数 塑性变形
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高预紧力应力均布型锚杆在静-动载作用下的力学响应
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作者 侯俊领 李垂宇 +3 位作者 黄童李 袁琳 刘世阳 黄平 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第1期50-59,共10页
为解决因深部采动巷道强采动应力影响导致锚杆断锚、失锚现象发生的问题,有效提高锚杆预紧力,设计一款可施加高预紧力的应力均布型锚杆,综合采用理论分析、静载拉拔和落锤冲击试验、数值计算以及数字散斑相关法(DIC)等研究锚杆静载拉拔... 为解决因深部采动巷道强采动应力影响导致锚杆断锚、失锚现象发生的问题,有效提高锚杆预紧力,设计一款可施加高预紧力的应力均布型锚杆,综合采用理论分析、静载拉拔和落锤冲击试验、数值计算以及数字散斑相关法(DIC)等研究锚杆静载拉拔过程中载荷-位移分布特征,得到锚杆应力集中位置;采用Ansys数值模拟落锤冲击试验和霍普金森压杆(SHPB)冲击试验,研究锚杆在动载作用下的力学响应特征。研究结果表明:普通锚杆螺母螺纹变形沿着远离挤压面轴向呈指数降低,应变集中在螺纹前3圈,应力均布型锚杆可实现螺纹应变协调,力学环境良好;锚杆轴力变化分为上升区、震荡区、稳定区,当落锤冲量相同时,应力均布型锚杆可将冲击力降低为原来的64%,降低锚杆轴力振幅频率;应力均布型锚杆可降低应力波波形变化幅度及频率。该研究成果在朱集矿、潘二矿、丁集矿等深部巷道应用,锚杆未见断锚现象,对巷道围岩控制效果较好。 展开更多
关键词 预紧力 应力均布型锚杆 静载 动载 力学响应 数字散斑相关法(DIC) 锚杆破断 落锤冲击 霍普金森压杆(SHPB)
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高应变率下锚固体动态力学特性及能量耗散研究
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作者 张寅 杨晨晨 +3 位作者 代连朋 李家俊 周雨 刘家麒 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期11-20,共10页
优化冲击荷载作用下巷道锚固支护参数是提升冲击地压巷道锚固围岩抗冲变形能力的重要方法。为探究锚固支护锚杆直径这一参数对冲击加载下锚固体圈层变形稳定性的提升效能,采用分离式霍普金森压杆试验系统研究不同锚杆直径作用下锚固体... 优化冲击荷载作用下巷道锚固支护参数是提升冲击地压巷道锚固围岩抗冲变形能力的重要方法。为探究锚固支护锚杆直径这一参数对冲击加载下锚固体圈层变形稳定性的提升效能,采用分离式霍普金森压杆试验系统研究不同锚杆直径作用下锚固体的冲击破坏响应,得到不同锚杆直径参数下锚固体的动态应力-应变曲线、主应变云图、动态能量参数和破碎块度分布规律。研究结果表明:高应变率冲击加载下,随着锚杆直径的增加,锚固体动态抗压强度呈先上升后下降的趋势;锚杆延迟了锚固体裂纹萌生、扩展和贯通的过程,加锚试件锚固止裂效率呈先增大后减小的趋势;锚固体透射能量比与破碎耗散能量比呈先下降后上升的趋势,反射能量比呈先上升后下降的趋势,其分形维数与锚杆直径呈二次函数关系,与破碎耗散能密度呈正相关且一次函数关系;锚杆直径对围岩锚固效应的提升存在最优匹配的特点,锚杆直径过大或过小均不利于降低锚固体的冲击破坏程度。研究成果对优化冲击地压巷道锚固支护参数具有指导意义。 展开更多
关键词 高应变率 锚杆直径 分离式霍普金森压杆 锚固体 能量耗散 分形维数
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煤矿综掘巷道负压除尘性能研究
6
作者 张廷寿 《中国矿业》 北大核心 2025年第4期241-250,共10页
在环境恶劣的掘进巷道内,煤岩条件和掘进速度及巷道几何参数会对除尘风机巷道负压除尘性能产生影响。本文基于Fluent软件开展典型巷道地质工况条件下的负压除尘气固两相流场数值仿真,应用拉格朗日法基于离散相(DPM)模型开展三维非定常... 在环境恶劣的掘进巷道内,煤岩条件和掘进速度及巷道几何参数会对除尘风机巷道负压除尘性能产生影响。本文基于Fluent软件开展典型巷道地质工况条件下的负压除尘气固两相流场数值仿真,应用拉格朗日法基于离散相(DPM)模型开展三维非定常数值仿真;数值计算采用Realizablek-ε湍流模型;速度压力耦合采用SIMPLE算法。压力离散采用standard格式,其余采用二阶迎风格式,数值研究了煤岩条件(煤粉密度和粒径)和掘进速度(煤粉质量流率)对巷道内粉尘迁移规律及负压除尘效率的影响。研究结果发现煤粉密度对除尘性能的影响很小,随着煤粉密度增加,除尘效率仅有轻微的下降;煤粉平均粒径越大,巷道空间的粉尘浓度越高,除尘效率越低;煤粉质量流率在承受极限范围内对除尘效率的影响不大,但质量流率越大,空间粉尘浓度越大,危害越严重。最后通过实地粉尘浓度测试实验探究煤岩条件和掘进速度对负压除尘效率的影响,实验结果表明掘进速度和煤粉粒径大小会降低负压装置除尘效率,而煤粉密度变化对巷道内的粉尘浓度和负压除尘效率的影响基本可以忽略。根据上述结果,对于具有不同煤岩条件的巷道可以提出以下建议:如果当掘进速度增加或煤粉粒径增大时,建议采取同时提高压风机和除尘风机功率等手段;如果仅仅只是煤粉密度发生改变,除尘策略和手段可以不做改变。 展开更多
关键词 巷道除尘 气固两相流动 负压除尘 数值仿真 煤矿掘锚
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厚煤层大断面巷道切顶锚索补强支护技术研究
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作者 周文峰 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第2期121-127,共7页
针对厚煤层大断面巷道围岩变形量大的问题,以陕煤集团韩城矿业有限公司桑树坪二号井3309运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,提出了“爆破预裂切顶卸压+巷道锚索补强支护”(简称“切顶锚索补强支护”)技术... 针对厚煤层大断面巷道围岩变形量大的问题,以陕煤集团韩城矿业有限公司桑树坪二号井3309运输巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法,提出了“爆破预裂切顶卸压+巷道锚索补强支护”(简称“切顶锚索补强支护”)技术。试验结果表明:3309运输巷煤柱帮围岩侧向支承应力呈“马鞍状”分布特征,煤柱两侧垂直应力分布不对称。采用“切顶锚索补强支护”技术方案时,顶板、煤壁帮和煤柱帮的表面平均最大收敛量对比采用原锚杆支护方案的表面平均最大收敛量均显著降低,降幅超过20%。在3309运输巷邻近工作面回采过程中,无论是原锚杆支护方案还是“切顶锚索补强支护”技术方案,巷道围岩变形均依次经历了无明显变形、缓慢变形、快速变形、再缓慢变形,并最终趋于稳定的变化过程。现场监测结果表明,采用“切顶锚索补强支护”技术方案后,大断面巷道围岩变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 厚煤层 大断面巷道 围岩应力 切顶卸压 锚索补强支护 围岩稳定 数值模拟
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厚煤层大采高坚硬顶板巷道大变形控制方法
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作者 王绍威 倪学宁 +3 位作者 徐敬帅 李亚运 王云峰 李亚辉 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期32-40,共9页
针对厚煤层大采高坚硬顶板围岩控制,传统留煤柱的巷道布置方式会引起巷道强矿压显现,导致巷道围岩大变形、冲击地压等破坏性问题。基于开挖理论,介绍了对应的开挖补偿理论,构建了切顶卸压与高预应力吸能相耦合的支护体系:通过定向预裂... 针对厚煤层大采高坚硬顶板围岩控制,传统留煤柱的巷道布置方式会引起巷道强矿压显现,导致巷道围岩大变形、冲击地压等破坏性问题。基于开挖理论,介绍了对应的开挖补偿理论,构建了切顶卸压与高预应力吸能相耦合的支护体系:通过定向预裂切缝切断巷道顶板与采空区顶板间的应力传递,减小巷道围岩积聚的弹性应变能;研发了NPR高预应力锚索,利用NPR高预应力锚索支护构件对巷道围岩进行控制,当煤岩体产生的荷载超过某一阈值时,支护构件通过变形吸收冲击能,削弱煤岩体积聚的能量。为满足切顶卸压无煤柱开采技术需求,提出了顶板定向切缝和矸石巷帮挡矸2项关键技术。现场工程试验结果表明,该技术卸压效果显著,切缝侧卸压比最高可达19.5%,显著减小了巷道围岩变形速率及变形量,最大围岩变形量仅为52 mm,取得了较好的围岩控制效果。 展开更多
关键词 围岩控制 开挖补偿理论 切顶卸压 NPR高预应力锚索 无煤柱开采 顶板定向切缝 矸石巷帮挡矸
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千米深井切顶卸压自成巷支护技术及应用 被引量:8
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作者 郭志飚 王程中 +2 位作者 尹松阳 杨东山 张帅 《煤炭工程》 北大核心 2024年第5期58-62,共5页
为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进... 为了解决深部复杂条件下的切顶卸压自成巷难题,以红阳三矿703工作面运输巷道为研究对象,从恒阻大变形锚索超前支护、切顶巷内支护、切顶巷旁支护三个方面研究了切顶卸压沿空成巷支护技术,并对现场试验巷道顶板受力以及巷道围岩变形量进行了监测。结果表明:在超前工作面实施爆破切顶能够极大降低巷道所受应力,成巷区巷道顶板整体下沉量较小,巷中顶板最大下沉量约385 mm,平均下沉量约280 mm,巷中底鼓最大值545 mm,碎石巷帮无明显侧鼓现象,实体煤帮无明显片帮现象,满足安全和使用要求,巷道围岩变形在可控范围内,留巷效果良好。 展开更多
关键词 千米深井 切顶卸压 沿空留巷 恒阻大变形锚索
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裂隙封护土遗址压力型锚固系统界面应力传递与承载性能解析方法 被引量:1
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作者 芦苇 孙浩朗 +2 位作者 李东波 闫笑琦 王奕妃 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期198-211,共14页
土遗址锚固工程中,压力型锚杆相比于全长黏结拉力型锚杆而言具有高承载力和耐易溶盐侵蚀的优势,但由于此类锚固系统传力机理尚不明确,导致其在实际工程中的应用受到严重制约.本文将遗址稳定体内锚固段分为弹性压缩段和黏结-滑移段两部分... 土遗址锚固工程中,压力型锚杆相比于全长黏结拉力型锚杆而言具有高承载力和耐易溶盐侵蚀的优势,但由于此类锚固系统传力机理尚不明确,导致其在实际工程中的应用受到严重制约.本文将遗址稳定体内锚固段分为弹性压缩段和黏结-滑移段两部分,分别基于线性弹簧和浆体/土体界面黏结-滑移强化型本构建立简化力学模型,对界面黏结-滑移全过程,即弹性阶段、弹性-强化阶段和强化阶段进行理论解析,推导了各阶段对应的位移、应变以及剪应力分布等计算公式,给出了压力型锚杆极限抗拔承载力解析解.结果表明,峰值载荷前载荷-位移曲线理论值与试验值吻合较好;弹性压缩段占比与锚固长度对载荷-位移关系的影响主要体现在弹性-强化阶段.参数敏感度分析表明,忽略弹性压缩段影响时,锚固长度与极限承载力线性相关;浆体弹性模量主要影响界面应力随载荷增加时的传递进程,对承载力影响有限;黏结-滑移模型的剪应力峰值对承载力有显著影响.该解析方法对土遗址压力型锚杆锚固系统传力过程分析具有良好适用性. 展开更多
关键词 压力型锚杆 浆体/土体界面 黏结-滑移模型 承载力 土遗址锚固
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跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理及控制技术研究 被引量:2
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作者 郭志飚 赵元欣 +3 位作者 杨东山 高敬威 尹松阳 蒯孝辉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期14-28,共15页
针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区11101工作面运输巷为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究“切顶卸压+恒阻锚索”支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果。建立力学分析模... 针对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形大不易支护的问题,以棋盘井煤矿东区11101工作面运输巷为工程背景,探究跨断层切顶卸压自成巷顶板变形机理,研究“切顶卸压+恒阻锚索”支护对跨断层切顶卸压自成巷顶板变形的控制效果。建立力学分析模型研究断层及切顶卸压自成巷顶板各相关参数对巷道直接顶应力的影响,将切顶卸压自成巷顶板变形过程划分为4个阶段,研究巷道顶板各阶段及总垂直位移量计算方法并给出计算公式,并将相关参数代入公式求解跨断层切顶卸压自成巷顶板垂直位移量;利用3DEC数值模拟软件建立跨断层切顶卸压自成巷数值计算模型,研究断层附近巷道顶板应力应变演化规律及恒阻锚索控制效果,研究结果表明:数值模拟上下盘巷道顶板变形数据与理论分析所得数据结果误差分别为1.14%、4.04%;恒阻锚索能够有效减小巷道顶板变形,与未使用恒阻锚索模型相比,上盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至16.8%,下盘巷道切缝侧顶板垂直位移量减小至50.7%;上下盘巷道顶板在工作面回采过巷道测点断面过程中出现不同程度的应力集中,其中上盘巷道顶板的垂直应力集中值大于下盘巷道,分别为5.72 MPa和4.48 MPa;恒阻锚索通过减缓断层附近巷道顶板变形速率,待巷旁碎石帮充填完成后与碎石帮共同对巷道顶板变形进行控制;将11101工作面运输巷围岩位移监测数据与理论模型计算结果相比较,误差均在10%以内,证明“切顶卸压+恒阻锚索”支护方式对跨断层巷道顶板变形具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 切顶卸压 跨断层开采 3DEC 顶板变形 应力应变演化 恒阻锚索
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综放面强动压区巷道变形破坏特征及锚索强化支护机理研究 被引量:4
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作者 高朝 刘超 +1 位作者 王方田 张旭彤 《中国煤炭》 北大核心 2024年第9期26-36,共11页
针对山西宁武榆树坡煤业有限公司5107综放工作面开采强度大、超前支护劳动强度高、动压区巷道变形严重等问题,监测分析综放工作面超前段巷道围岩变形破坏特征,建立了巷道顶板锚索支护力学结构模型,基于冒落拱理论与悬吊理论精准量化动... 针对山西宁武榆树坡煤业有限公司5107综放工作面开采强度大、超前支护劳动强度高、动压区巷道变形严重等问题,监测分析综放工作面超前段巷道围岩变形破坏特征,建立了巷道顶板锚索支护力学结构模型,基于冒落拱理论与悬吊理论精准量化动压区回采巷道所需强化支护强度,建立数值模拟模型分析综放工作面超前支承压力分布规律,优化综放面强动压区回采巷道锚索强化支护参数并进行工业性试验。结果表明,综放工作面动压区回采巷道超前支护强度整体不足,巷道顶板起伏剧烈,侧帮严重鼓出,严重制约安全生产;结合冒落拱理论与悬吊理论分析了巷道厚煤层开采顶煤破坏冒落特征,精准量化了动压区回采巷道超前段所需强化支护强度为33.74 kN/m^(2);通过数值模拟确定了“3根全长锚固补强锚索”,最外侧锚索向外倾斜15°的补强支护方式可有效控制动压区回采巷道围岩变形;进行了现场工业性试验,试验表明5107工作面回风巷顶底板、左右帮变形分别为81、189、134、145 mm,锚索补强支护条件下回风巷超前段围岩平整规则、整体稳定性良好。 展开更多
关键词 综放工作面 动压区 超前支护 补强锚索
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温压耦合作用下锚固界面变形失效机理
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作者 刘小虎 姚直书 +1 位作者 程桦 查文华 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期108-119,共12页
深部地层高地温、高地应力环境使巷道围岩树脂锚固支护结构稳定性降低,围岩变形有效控制问题亟待解决。因此,研究温度与压力耦合作用下锚杆杆体-树脂锚固剂界面变形破坏机理十分必要。首先,根据两淮矿区深部支护工程现状并结合室内不同... 深部地层高地温、高地应力环境使巷道围岩树脂锚固支护结构稳定性降低,围岩变形有效控制问题亟待解决。因此,研究温度与压力耦合作用下锚杆杆体-树脂锚固剂界面变形破坏机理十分必要。首先,根据两淮矿区深部支护工程现状并结合室内不同温度环境下拉拔试验结果,发现高地温环境下树脂锚固体变形破坏加剧;进一步分析锚固体受拉拔荷载作用轴向、径向破坏模式,将第一锚固界面破坏分为弹性围岩-剪切-滑移型、未贯穿-剪胀滑移破坏及贯穿-剪胀滑移破坏等3种模式。其次,基于弹塑力学分析受围岩应力作用锚固界面不同破坏类型的界面受力状态,考虑高温环境下树脂锚固剂层力学强度弱化,建立温度-围岩应力耦合作用的第一界面失效破坏力学计算模型;分析围岩应力、环境温度及弹性模量比等因素变化对第一界面锚固性能影响的规律,发现第一界面极限轴向荷载随温度升高而降低,围岩处于裂隙发育或裂隙贯穿状态时,围岩应力对第一锚固界面剪切破坏影响程度较未产生裂隙时大幅度增高。最后,结合室内拉拔试验数据对比验证所推导计算方程式的合理性。研究可为深部巷道围岩稳定性控制及锚固支护参数设计提供理论依据。 展开更多
关键词 温度-压力耦合 树脂锚固体 锚固界面 失效机理 因素分析
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渐进式滑坡锚索抗滑桩预应力张拉值计算 被引量:3
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作者 侯小强 王新飞 +3 位作者 贾洪璐 安玉科 周重任 侯云龙 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期138-147,共10页
依据渐进式滑坡蠕变特点,现有锚索抗滑桩计算模型针对渐进式滑坡桩–锚–土三者相互作用过程考虑较少。针对这一问题,将渐进式滑坡缓慢失稳的变形特征和预应力锚索抗滑桩从空载到满载动态工作过程相结合,利用Winkler弹性地基梁理论,优... 依据渐进式滑坡蠕变特点,现有锚索抗滑桩计算模型针对渐进式滑坡桩–锚–土三者相互作用过程考虑较少。针对这一问题,将渐进式滑坡缓慢失稳的变形特征和预应力锚索抗滑桩从空载到满载动态工作过程相结合,利用Winkler弹性地基梁理论,优化了锚索抗滑桩桩–锚变形协调条件,考虑桩后土压力渐进变化过程,构建不同工况桩–锚–土协同工作的计算模型,推导了预应力锚索抗滑桩施工阶段初张拉值的计算方法。结合工程算例和有限元软件数值模拟结果,为获取较高精度的计算数值,采用MATLAB软件编译程序进行计算分析。结果表明:1)渐进式滑坡“稳定–蠕动–失稳”阶段性变形特点决定了预应力锚索抗滑桩“空载–加载–满载”三阶段桩–锚动态内力变形过程,明确了各阶段桩后可能存在的土压力模型,单纯进行满载阶段锚索拉力设计不符合渐进式滑坡实际作用机理,进一步证明施工阶段锚索预应力张拉值设计的重要性;2)渐进式滑坡推力由尚未产生的初始空载阶段至完全作用的满载阶段,两阶段并非互相独立存在,二者通过桩–锚变形协调条件相互作用,表明了施工阶段抗滑桩预应力张拉力值大小受满载阶段桩锚内力及变形大小的影响;3)依据渐进式滑坡锚索抗滑桩动态内力变形过程,保证抗滑桩受荷段和锚固段内力大小均衡相等,优化了满载阶段全桩弯矩平衡设计原则,确立了以静止土压力作为施工阶段预应力张拉值设计标准,对比表明,此计算方法优于其余4种现有算法,同时有限元数值模拟结果与本文算法贴合度较高,进一步验证了此计算方法的合理性和可靠性。研究成果可为渐进式滑坡中预应力锚索抗滑桩的设计计算和施工提供技术指导。 展开更多
关键词 渐进式滑坡 锚索预应力 桩锚协调变形 土压力状态 锚索设计拉力
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补连塔煤矿回采巷道锚索主动式超前支护技术应用 被引量:9
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作者 杨俊彩 范东林 +4 位作者 陈苏社 刘兆祥 王庆雄 李金刚 崔立军 《煤炭工程》 北大核心 2024年第2期59-65,共7页
为了实现神东矿区综采工作面的无人化、少人化,降低工人劳动强度,以补连塔煤矿22406综采工作面为背景,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法对工作面主运巷采用锚索主动式超前支护方式的科学性和合理性开展了研究,同时引用两侧... 为了实现神东矿区综采工作面的无人化、少人化,降低工人劳动强度,以补连塔煤矿22406综采工作面为背景,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法对工作面主运巷采用锚索主动式超前支护方式的科学性和合理性开展了研究,同时引用两侧实体煤巷道力学模型对主运巷专用锚索超前支护设计进行验证,通过验证“排距3 m,每排2套”的超前支护形式满足工作面超前支护要求。通过主运巷道超前支护段锚杆(索)受力监测可知,工作面推进过程中,超前支承压力的影响范围约为42 m,在距工作面10~26 m范围,超前支承压力增加幅度较大,应力集中系数为1.23~1.5。通过巷道围岩表面位移监测可知,主运巷在距离回采工作面35 m左右受采动影响开始变形,回采过程中,顶板最大下沉量达到16 mm,底板最大底鼓量达到42 mm,两帮最大移近量达到45 mm。研究结果表明,采用锚索补强超前支护方式,巷道围岩得到有效控制,围岩整体稳定且变形可控,现场应用效果良好。 展开更多
关键词 神东矿区 超前支护 锚索 主运巷 矿压显现
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8.8 m大采高工作面主运巷超前支护技术研究与应用 被引量:5
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作者 范东林 王庆雄 +4 位作者 陈苏社 王新国 王巍 刘建宇 崔立军 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期124-129,共6页
为解决8.8 m大采高工作面主运巷强动压、大变形等超前段支护问题,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法,对上湾煤矿12403大采高工作面主运巷超前段锚索主动式支护技术开展研究。基于锚索主动式超前支护技术建立了大采高工作面主... 为解决8.8 m大采高工作面主运巷强动压、大变形等超前段支护问题,采用理论分析计算与现场实测相结合的研究方法,对上湾煤矿12403大采高工作面主运巷超前段锚索主动式支护技术开展研究。基于锚索主动式超前支护技术建立了大采高工作面主运巷支护力学模型,计算并校核了8.8 m大采高条件下主运巷超前支承压力影响范围和锚杆(索)及围岩支护强度。同时开展了现场试验,结果表明,从距离工作面45 m位置开始,锚杆和锚索受力开始缓慢增加,但增速较小,从距离工作面20 m位置开始,锚杆和锚索受力以较大幅度增加,累计增加15~25 kN后开始趋于稳定,平均影响范围42 m左右,平均应力集中系数为1.4;在距工作面45 m时开始出现围岩变形,但前期变形量较小,随着工作面不断推进,围岩变形量逐渐增大,在测站与煤壁距离小于30 m时变形量增速较大,但围岩整体稳定且变形可控;钻孔窥视结果表明主运巷超前支护段围岩裂隙总体发育程度较低,围岩、煤层的整体性较好,锚索超前支护方式对顶板围岩起到很好的支护效果。 展开更多
关键词 大采高 超前支护 锚索支护 主运巷 矿压显现
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一种新型中空注浆锚杆止浆塞的优化设计与试验研究
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作者 谢壁婷 肖明清 +2 位作者 徐晨 田青峰 王克金 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第10期143-149,168,共8页
锚杆在隧道施工中应用广泛,对于提高围岩自承能力,减小结构受力效果显著,中空注浆锚杆经过注浆后可以大幅提高其支护效应,注浆质量直接影响中空锚杆的承载能力。基于一种新型中空注浆锚杆止浆塞,通过数值模拟对其构造形式和结构尺寸进... 锚杆在隧道施工中应用广泛,对于提高围岩自承能力,减小结构受力效果显著,中空注浆锚杆经过注浆后可以大幅提高其支护效应,注浆质量直接影响中空锚杆的承载能力。基于一种新型中空注浆锚杆止浆塞,通过数值模拟对其构造形式和结构尺寸进行优化设计研究,并通过室内模型试验和现场试验对研发的新型止浆塞的排气稳压效果进行检验。结论如下:止浆塞最优尺寸为内塞排气槽上端宽8.0 mm,深1.5 mm,下端宽11.3 mm,深1.0 mm;闭气坎高度为3 mm;外塞孔口端直径为51 mm,远离孔口端直径为50 mm。止浆塞对不同锚杆孔孔径具有普适性,当止浆塞与锚杆孔相差0~4 mm时,均能满足其稳压止浆性能要求。试验结果表明,新型止浆塞稳压压力在0.7~1.2 MPa之间,锚杆孔内浆液充盈,浆液密实,止浆效果明显。 展开更多
关键词 隧道工程 中空注浆锚杆 止浆塞 排气稳压 优化设计 注浆测试
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基于线性自抗扰防卡压力流量回转系统研究
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作者 唐光伟 闫政 +2 位作者 高有山 孟宏君 王猛 《现代电子技术》 北大核心 2024年第22期125-130,共6页
针对煤巷锚杆支护时岩石强度复杂多变而出现的卡钻现象,提出一种线性自抗扰控制(LADRC)算法,通过控制比例先导压力阀和变转速伺服电动机,合理匹配钻进时的压力和流量。为验证上述方法的合理性,设定负载端为突变和渐变两种围岩硬度变化工... 针对煤巷锚杆支护时岩石强度复杂多变而出现的卡钻现象,提出一种线性自抗扰控制(LADRC)算法,通过控制比例先导压力阀和变转速伺服电动机,合理匹配钻进时的压力和流量。为验证上述方法的合理性,设定负载端为突变和渐变两种围岩硬度变化工况,在AMESim与Matlab/Simulink中进行模型搭建和联合仿真实验,并与滑模控制(SMC)和PID控制进行比较。结果表明:根据负载变化,采用比例先导压力阀实现回转马达变扭矩输出,可以解决钻进过程卡钻问题;采用转速环和电流环双闭环控制的伺服电动机,可以根据负载变化调节系统流量。提出的LADRC控制电动机和压力阀相较于滑模控制和PID控制,超调量更小,具有更好的响应性和鲁棒性。 展开更多
关键词 煤巷锚杆支护 线性自抗扰控制 压力流量匹配 比例压力控制 变速电动机 双闭环控制
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非饱和边坡中锚托板锚固尺寸的新算法
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作者 彭俊国 黄宇豪 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1003-1013,1025,共12页
锚托板支护结构因为其安全稳定、经济和安装简便等优点在填方加固边坡中得到推广应用。然而目前在锚托板支护结构设计过程中,锚托板尺寸仍没有成熟的计算方法,设计过于保守。利用对数螺旋线滑移面结合极限平衡法计算得到非饱和土的主动... 锚托板支护结构因为其安全稳定、经济和安装简便等优点在填方加固边坡中得到推广应用。然而目前在锚托板支护结构设计过程中,锚托板尺寸仍没有成熟的计算方法,设计过于保守。利用对数螺旋线滑移面结合极限平衡法计算得到非饱和土的主动土压力。根据土体内部平衡求出每层锚托板所需承担的拉力,得到了锚托板尺寸的计算方法,根据滑移面的位置得到了锚托板自由段拉杆的最小设计长度。将主动土压力计算结果与现有的经典文献进行了对比分析,发现主动土压力系数变化趋势与现有结论一致。分析了降雨工况和地震工况对锚托板尺寸的影响,结果表明,在降雨强度较小时对锚托板锚固尺寸的影响可以忽略,但在同时考虑强降雨和地震时,会显著增加所需的锚托板锚固尺寸,最大增大幅度可达136.71%。分析结果可为锚托板锚固尺寸的设计提供参考。 展开更多
关键词 锚托板 非饱和土 主动土压力 降雨 地震
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锚杆静压桩混凝土加固既有建筑物的应用研究
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作者 张如君 王朝阳 李畅 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第5期172-177,共6页
为了提升锚杆静压桩混凝土加固既有建筑的抗震性能,对比分析了叠合梁结构(HA-1、HA-2和HA-3)和框架梁+柱体结构(HA-4)试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力。结果表明:4种试件在加载过程中都会经历开裂、屈服、峰值... 为了提升锚杆静压桩混凝土加固既有建筑的抗震性能,对比分析了叠合梁结构(HA-1、HA-2和HA-3)和框架梁+柱体结构(HA-4)试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力。结果表明:4种试件在加载过程中都会经历开裂、屈服、峰值和极限应力阶段,各个试件的表面破坏形态也有所不同。4组试样的滞回曲线都较为饱满,整体呈现反S形态,但是不同试件的滞回曲线的捏缩程度不同。相较于其他3组试件,HA-4试件在到达峰值荷载前的累积耗能速率要明显高于其他试样,且整体而言,叠合梁结构试件的耗能能力会低于框架梁+柱体结构试件(HA-4)。 展开更多
关键词 锚杆静压桩混凝土 加固 抗震性能 破坏形貌
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