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《青岛科技大学》 2007年
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柔性注压锚杆结构参数与锚固性能分析研究

卢灿东  
【摘要】: 柔性注压锚杆是一种新型结构锚杆,其锚固作用机理不同于传统的刚性锚杆。通过内注压力,锚杆对锚孔施加径向挤压力,为围岩提供主动锚护。由于其杆体本身具有柔性,可主动适应围岩运动、跟踪补偿锚固力变化。该锚杆可容易的实现全长锚固,克服了传统锚杆与围岩粘结力不足、锚固力不稳定和对软岩与大变形巷道适用性差的缺点。锚杆重量轻、可回收复用,经济实用。本研究能够完善柔性注压锚杆锚固机理的研究,并为柔性注压锚杆的优化设计提出参考意见,具有重要的理论意义和实用价值。 作者采用弹性力学、材料力学、高分子材料学、岩土力学等理论分析方法,与实验室模拟相结合,通过有限元方法对柔性注压锚杆的三维应力场、位移场和围岩锚固接触等进行分析计算,指导锚杆的设计与加工,优化锚杆结构设计。主要研究工作如下: 1.柔性注压锚杆三维应力场与位移场的弹性解析分析,分析围岩因素对锚杆体受力与变形的影响,给出柔性注压锚杆的三维应力场计算方法,并建立锚杆变形、三维应力场与锚杆、锚孔各项参数之间的关系。 2.对柔性注压锚杆产生的锚固力分类,并对其进行弹性解析分析,分析锚杆的结构参数对锚固力的影响。 3.运用有限元分析方法对锚杆体与围岩进行锚固接触分析,考察锚杆结构中各参数对锚固效果的影响,归纳出影响的规律,为柔性注压锚杆的优化设计提供指导。 4.对柔性注压锚杆进行实验室试验,测算出锚杆的拉锚力和抗剪性能,考察内压和其他因素对它们的影响,并与理论计算结果和数值模拟计算结果进行比较分析;进行失效试验和分析,给出它的典型失效形式,为锚杆设计制造提供帮助。 理论计算、数值分析和实验结果表明,柔性注压锚杆能对围岩进行有效锚固,克服了传统锚杆对软岩和大变形巷道适应性差的缺点,锚固机理合理、锚杆结构可靠、锚固稳定性良好。柔性注压锚杆的设计应遵循文中总结的规律。
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD353

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