預(yù)應(yīng)力巖石錨桿合理預(yù)張荷載確定方法研究.pdf

1、巖石錨桿作為一種有效的加固方式已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于巖土和采礦工程中。通過(guò)托盤施加一定的預(yù)張荷載，即可以及時(shí)地限制圍巖的早期變形，使其強(qiáng)度下降的幅度降低；
　　 又可以提高錨桿對(duì)圍巖的約束能力，錨固強(qiáng)度得到提高。合理的預(yù)張荷載可以提高巖層的自撐能力，保證整個(gè)錨桿支護(hù)體系充分發(fā)揮支護(hù)效能。因此合理預(yù)張荷載的確定對(duì)錨桿設(shè)計(jì)具有重要的工程意義。本文基于圍巖變形，通過(guò)彈、粘彈性理論，分別建立了圍巖與錨桿相互作用的彈、粘彈性模型，推導(dǎo)出了預(yù)應(yīng)力

2、巖石錨桿剪應(yīng)力及軸力分布公式，對(duì)合理預(yù)張荷載確定方法進(jìn)行了深入的研究，取得的成果如下：
　　 (1)對(duì)預(yù)應(yīng)力巖石錨桿與圍巖的作用機(jī)理進(jìn)行了研究，其加固地下工程中的主要作用是對(duì)巷道圍巖及時(shí)施加高預(yù)應(yīng)力，限制圍巖變形的發(fā)展，使巷道頂板形成具有較高承載能力的組合梁和組合拱，改善圍巖應(yīng)力場(chǎng)和巖體的受力狀態(tài)，提高巷道圍巖力學(xué)參數(shù)，使圍巖整體作用加強(qiáng)。
　　 (2)基于巖石錨桿與圍體微段界面摩阻力與它們之間的相對(duì)位移呈線性函數(shù)關(guān)系的

3、假設(shè)，根據(jù)微段錨固體的受力平衡以及巷道圍巖安裝錨桿前后的應(yīng)變變形，建立了巖石錨桿與圍巖體之間相互作用的載荷傳遞微分方程，結(jié)合圓形巷道圍巖的徑向變形方程，分別推導(dǎo)了彈性巖體與粘彈性巖體在帶托盤及無(wú)托盤條件下，巖石錨桿的剪應(yīng)力與軸力的表達(dá)式，然后對(duì)影響應(yīng)力分布的主要因素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。
　　 (3)基于圍巖變形，結(jié)合拉拔試驗(yàn)力學(xué)模型，推導(dǎo)出了預(yù)應(yīng)力巖石錨桿的剪應(yīng)力及軸力分布公式，提出了巖石錨桿合理預(yù)張荷載的確定方法。并結(jié)合算例，確

4、定巖石錨桿合理預(yù)張荷載的大小。通過(guò)對(duì)錨桿應(yīng)力分布的分析，可以得出：合理的預(yù)張荷載可以改善錨桿的受力狀態(tài)，減弱錨桿剪應(yīng)力集中，使錨桿受力更加合理，充分發(fā)揮錨桿支護(hù)性能，提高其錨固能力。
　　 (4) 將以上研究成果應(yīng)用于董家河煤礦錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算確定合理預(yù)張荷載的大小，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)巷道在不同預(yù)張荷載條件下巷道支護(hù)的效果可以得出，施加設(shè)計(jì)預(yù)張荷載的試驗(yàn)段，與原支護(hù)試驗(yàn)段相比，巷道的變形量明顯減小，巷道頂板離層