【摘要】：節(jié)理巖體是工程中經(jīng)常遇到的一種復雜巖體,節(jié)理面的存在破壞了巖體的完整性和連續(xù)性,削弱了巖體強度,在外力作用下,節(jié)理巖層易發(fā)生張開和滑移錯動等變形,目前節(jié)理巖體的錨固機理還沒有被人們充分理解,對節(jié)理巖層錨桿應力分布規(guī)律及桿體承載特性、錨桿-樹脂錨固劑-圍巖相互作用方面的問題需要更深入地研究,因此開展節(jié)理巖層預應力錨固體承載特性方面的研究,對于提高節(jié)理巖體穩(wěn)定性具有重要意義。本文采用理論分析、物理模擬和數(shù)值模擬、現(xiàn)場測試和工業(yè)性試驗相結合的方法,圍繞節(jié)理巖層不同錨固形式下的桿體受力展開研究。論文研究的主要工作如下:(1)分析了不同階段錨桿荷載的傳遞路徑,基于彈性理論建立了樹脂錨固體施加預應力階段和節(jié)理巖層張開變形階段的力學模型,推導并求出了不同錨固長度下的桿體拉應力和剪應力分布的公式,取特定的參數(shù)對理論模型進行了驗證,繪制出了不同錨固形式錨桿的應力分布曲線。(2)運用FLAC3d建立了節(jié)理巖層預應力錨固體的實體單元模型,通過實驗室的錨桿拉拔試驗得到了所選材料的參數(shù),在驗證模型參數(shù)正確的基礎上進行數(shù)值模擬,分析了施加預應力階段、節(jié)理巖層受力張開變形階段、節(jié)理巖層滑移階段端錨、加長錨、全錨狀態(tài)下的桿體受力特征。(3)桿體預應力分布規(guī)律表明:全錨錨桿預應力不易擴散、易引起端頭應力集中;而加長錨和端錨狀態(tài)下的巖體壓應力區(qū)在自由段呈梨形分布,應力擴散較遠。節(jié)理巖層受力張開變形階段:端錨錨桿對節(jié)理的張開感知度最低,不能及時增阻克服巖層的離層;加長錨錨桿對節(jié)理巖層的離層最敏感,能及時增阻抑制節(jié)理巖層的離層,提高支護剛度。節(jié)理巖層滑移階段:端錨錨桿不能及時阻止巖層的滑移,在巖層剪切位移達到一定值后桿體才有受力反應,支護系統(tǒng)剛度低;加長錨和全錨錨桿對剪切位移的發(fā)生很敏感,能及早地阻止節(jié)理巖體的剪切滑移。相比端錨錨桿,加長錨和全錨可以緩解節(jié)理巖體中的應力增加,更好地控制節(jié)理巖層的滑移;同理錨桿與節(jié)理面保持一定的夾角控制節(jié)理巖層滑移的效果也比錨桿與節(jié)理面垂直情況下更好。(4)通過分析總結前面的研究結果,提出了節(jié)理巖層錨桿支護的關鍵性控制技術,結合井下測力錨桿實測數(shù)據(jù)分析了桿體內(nèi)的應力分布規(guī)律,對一礦81303回風巷提出了合理的支護方案,并成功應用于工程實踐。
【圖文】：

碩士學位論文3 節(jié)理張開變形時預應力錨固體受力特征分析3 Mechanical Characteristic of Pre-stressed BondedRockbolt Induced by Joint Opening3.1 錨 桿 拉 拔 的 物 理 模 擬 (Physical Modelling of RockboltPull-out)為了模擬節(jié)理張開變形過程樹脂錨固體的受力特征，需要對錨桿、托盤、錨固劑的具體參數(shù)進行確定，基于樹脂錨桿的現(xiàn)場錨固環(huán)境，選用錨桿、錨索臥式拉拔試驗裝置進行試驗，試驗機主要構件如圖 3-1 所示，實驗選用的錨桿規(guī)格為 20mm×2m 的左旋螺紋鋼錨桿，鋼管用來模擬圍巖與藥卷的錨固，內(nèi)徑為 28mm，長度為 600mm，托盤規(guī)格為 115×115×10mm 的鐵托板，，實驗材料如圖 3-2 所示。

圖 3-2 錨桿拉拔實驗材料Figure 3-2 Pull-out test materials MZ-II 型錨桿、錨索安裝裝置將錨桿與特制的內(nèi)徑為 28mm 的在一起，開啟 LW-1000 臥式拉力試驗機，啟動伺服泵，輸入試，開始試驗，得到 20×2000mm 螺紋鋼錨桿破斷的實驗數(shù)據(jù)示，加載過程中的載荷-位移曲線如圖 3-3 所示。由圖可知，錨線上升然后緩慢上升，達到其屈服強度，最后破斷，受力急劇抗拉載荷為大約 151.8kN，最大抗拉強度約 483.3MPa，屈。表 3-1 20×2000mm 螺紋鋼錨桿實驗數(shù)據(jù)匯總表Table 3-1 Experimental data of 20×2000mm screw-thread rockbolt 第一組 第二組 第三組）/MPa 482 483 485 /KN 151.49 151.69 152.24 ReH）/MPa 321 312 312
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD353

【參考文獻】

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相關碩士學位論文 前1條

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本文編號：2578373