玄武岩纤维锚杆加固岩体的夹持效应

新型锚杆与新型锚固体系研究在边坡锚杆支护手段优化中有广阔前景。通过玄武岩纤维复合筋材替代传统钢锚杆，将隧道锚夹持效应进行拓展，提出交叉式布置玄武岩纤维锚杆锚固体系，推导交叉式锚杆锚固体系界面荷载的控制方程，并对该结构的加固岩体的加固效果进行有限元分析。结果表明：（1）交叉式锚杆中部受到夹持效应影响锚-岩界面应力达到峰值，带动周围岩体共同承受拉拔荷载。（2）荷载响应初期锚杆夹持效应并不明显，当锚杆进入非线性位移阶段时，交叉式锚固体系的夹持效应发挥作用，使得该阶段锚固体系的承载能力相较于传统平行锚固体系大幅度提升。（3）交叉式锚杆锚固角对该锚固体系的极限承载能力有较大影响，在工程设计时应进行优化分析确定优势锚固角。     

端锚预应力锚杆作用范围研究及其应用

为分析锚固体力学效应及端锚预应力锚杆作用范围,并用以优化支护参数,提供施工指导.在挤压加固理论的基础上,利用弹性力学分析方法,建立端锚预应力锚杆锚固范围计算模型.借助Mathematic数学处理软件求得锚固范围方程.在Matlab基础上分析锚固范围方程特性,得出锚固范围与有效锚固长度和有效预应力的关系.研究表明:锚固范围随有效锚固长度和有效预应力的增加而增大;在目前矿山常用有效锚固长度和有效预应力下,最优锚固间距位于0.6～1.4m之间;锚固外区呈锥体状,锥体底面直径为最优锚杆间距,锥体高为有效锚固长度的10%,锥体底边角在7°～29°之间.将锚固范围方程应用于新城金矿的预控顶支护,得到预控顶预应力树脂锚杆锚固范围,求得最优锚杆支护间距1.2m,支护百分比79.3%,锚固外区锥体高0.19m,底边角17.6°.     

基于应力波的锚杆锚固质量无损检测研究进展

施工工艺、材料特性、环境与荷载长期耦合作用等因素导致岩土体中锚杆锚固结构产生锚固缺陷,对工程安全构成潜在威胁。对在役锚杆锚固结构开展无损检测是进行锚固质量评估、锚杆质量补强的重要环节。应力波法适应强、发展快,是锚杆锚固质量无损检测技术采用的主要方法。从基于应力波法的锚杆锚固质量无损检测理论、室内模型试验、应力波激振与接收、信号处理与分析、数值模拟方面对国内外锚杆锚固质量无损检测技术研究现状进行了综述。研究表明：中国锚杆锚固质量无损检测技术研究起步晚,但发展迅速;现有锚杆锚固质量无损检测技术较为成熟,可实现黏结型锚杆杆体长度及灌浆密实度检测,但其中仍存在不足,限制了锚杆检测精度与检测长度;针对老旧锚杆服役状态的无损检测方法也较少报道,仍需开展研究。最后结合未来发展趋势对未来可能发展的方向进行了展望,后续研究中,应进一步改进与完善现有理论,研发与升级无损检测技术与设备,拓展锚杆锚固质量无损检测技术适用范围。同时,应构建基于无损检测技术的锚杆服役状态智能评价体系并提出锚杆剩余寿命预测方法。     

剪切荷载下岩体结构面-浆体-锚杆相互作用机理宏细观研究

基于PFC中FISH语言,采用双线性锚杆本构模型对岩体加锚节理面在剪切荷载作用下的力学行为进行数值模拟研究,通过变化锚杆刚度和浆体强度,深入研究岩体结构面-浆体-锚杆相互作用下锚固体系宏细观力学响应。结果表明:加锚节理面的力学响应与锚固结构的力学性质密切相关。锚杆刚度越大,节理面宏观抗剪强度越高;随着锚杆刚度的增加,岩体和浆体中的裂纹也越来越多,锚杆对浆体和岩体的损伤逐渐增加。岩体结构面-浆体-锚杆相互作用,裂纹的产生首先起于节理面上和锚杆与节理面交叉处,随着剪切位移的不断增加,节理面上的裂纹在接触力集中的地方继续产生,而在锚杆周围则由锚杆与节理面交叉处向锚杆两端继续扩展,且裂纹集中在锚固体系的受压侧,主要为由"压致拉"机理导致的张拉裂纹。浆体的强度过小或过大都可能导致锚固体系中裂纹数量的增多,且裂纹以张拉裂纹为主。当浆体强度较低时,裂纹主要集中在浆体中,而当浆体强度较高时,裂纹主要集中在岩体中。因此,在对节理岩体进行加固的过程中,应综合考虑节理面宏观上的抗剪强度和细观上锚固体系的损伤,以实现锚固体系的宏细观耦合支护。分析结论对于节理岩体的锚固支护设计具有参照价值。     

基于HHT的锚杆锚固质量声波无损检测

锚杆锚固质量的无损检测工作在锚杆锚固工程中具有十分重要的地位和作用。分别应用FFT和HHT方法对锚杆信号进行了分析,分析结果表明,首先提取首波信号,然后将检测信号作HHT分解,分解后的信号与首波信号作相关,能更好地检测到反射波信号,得到较为准确的锚杆质量参数。     

地下洞室全长粘结式锚杆受力分析方法

以地下洞室全长粘结式锚杆为研究对象,分析了锚杆与围岩荷载传递机制,导出了相应的荷载传递基本微分方程.结合围岩自由变形,采用有限差分法求解方程,进而得到锚固体轴力和界面剪应力沿杆长分布.采用二折线剪切滑移模型描述锚固体界面力学特性,考虑锚固体滑移,将界面的超余剪应力转化为模型节点荷载,通过不断更新围岩位移以修正锚固体内力.基于此锚杆算法,模拟了拉拔试验,结果表明该方法合理、可行.通过对某引水隧洞特征锚杆的受力分析,计算了围岩弹模、界面剪切刚度、砂浆厚度、锚杆直径和锚杆长度对锚固体受力的影响,计算结果可为地下洞室锚杆布置优化提供理论依据.     

端锚锚杆锚固质量检测最佳激发波的数值模拟

研究在检测端锚锚杆锚固质量时的最佳激发波. 针对一种特定型号的端锚锚杆进行数值模拟,确定了数值模拟中不同频率激发波下有限元模型网格的最佳尺寸,得到了针对该型号锚固锚杆质量检测的最佳激发波,在锚杆顶端可以看到清晰的上界面和底端反射波. 利用此最佳激发波对脱锚锚杆进行模拟,可以清楚地看到脱锚段的反射波. 因此,在工程上可以直接使用此最佳激发波对锚固锚杆进行锚固质量检测.      

锚杆锚固质量无损检测技术及研究进展

系统地对锚杆锚固质量无损检测的国内外研究历史及现状进行了分析讨论,指出了各种检测手段的优缺点。并对彻底解决锚杆锚固质量无损检测难题的可能方法进行了探讨。     

钢绞线-锚杆捆绑式支护结构加固边坡影响因素数值分析

为了更好地推广应用钢绞线-锚杆捆绑式新型支护结构,采用FLAC3D软件建立模型进行加固效果影响因素数值计算。研究结果表明：1锚杆张拉阶段,纵横梁对岩土体的主动挤压产生的被动压力为地基反作用力;锚杆工作阶段,边坡体产生滑移变形,纵横梁下的滑坡土体挤压框架梁产生的主动压力为地基反力;2钢绞线-锚杆支护结构加固效果的主要影响因素为锚杆预应力大小、锚杆锚固角大小和锚杆布设间距;3增大锚杆预应力是抑制边坡变形十分有效的手段,但是盲目增大锚杆预应力会引起边坡的主动破坏;锚杆预应力一定时,锚杆越趋近于垂直于边坡坡面的角度,锚固时锚固支护效果更佳;在其他参数一定时,适当减小锚杆布设间距有利于边坡稳定性的提高。     

基于相关函数的锚杆智能检测方法

针对锚杆锚固工程中须对锚杆进行无损检测的工程检测要求,提出一种主要基于相关函数的锚杆智能检测方法.首先对采集到的反射信号进行滤波,然后使用近邻聚类算法自动筛选出最优信号以代替传统的人工挑选方式,再将最优信号输入至广义互相关、Hilbert变换算法组成的混合模型中,从而自动地定位出信号突变点并计算出锚杆长度和锚固的缺陷位置.通过实验对该方法进行验证,结果表明相比传统检测方法其对锚杆长度和缺陷位置的检测误差明显降低且使用更方便.     

锚杆锚固质量的超声导波检测技术研究

采用低频超声纵向导波检测了锚杆的锚固质量.首先研究了调制波类型及激励信号周期数对信号频谱的影响,优选出汉宁窗调制的正弦波信号作为检测信号,然后数值模拟研究了20~100 kHz纵向导波在锚杆锚固段上界面的反射情况,进行了纵向导波在锚杆底端与锚固段上界面反射回波的时间差确定锚固锚杆的脱锚长度,进而确定锚杆的粘结密实度的理论与试验研究,结果表明:随着频率的增大,锚固段上界面的反射回波系数逐渐减小.锚固段上界面反射回波系数的试验与数值模拟结果变化趋势差异较大,原因为传感器具有谐振频率及传感器与锚杆接触面耦合存在能量损失.粘结密实度测定的试验与理论结果吻合较好.      

岩体裂隙区全长黏结锚杆应变测试方法

受到裂隙岩体非连续变形以及全长黏结锚杆与黏结剂间复杂剪切作用的影响,裂隙区域的锚杆应变量值一直难以准确测量.通过3D打印制备全长黏结锚杆,并在杆体内、外侧分别粘贴应变片,利用单轴压缩试验获得了裂隙开裂过程全长黏结锚杆拉应变的演化规律.研究发现,外侧的应变片受黏结剂剪切变形影响较大,且当黏结剂塑性变形能力较强时,其测试结果易失真.而内部的应变片能准确获得杆体应变的全过程曲线.最后利用FLAC软件模拟裂隙处锚杆失效过程,验证了应变片不同粘贴方式对测试结果的影响,也进一步证明了杆体内粘贴应变片测试方法的可行性.     

凝固时间和水泥标号对反射波法检测锚杆质量的影响

对反射波法检测砂浆锚杆的物理模型进行理论分析,得到了含阻尼系数的波动方程的解,并采用不同的水泥标号和凝固时间对阻尼的影响进行模拟试验.结果表明,在反射波法对锚杆质量检测的影响因素中,砂浆凝固强度对反射波的传播起主导作用,水泥标号的影响次之.     

锚杆在软岩中作用机理的研究

对软岩中锚杆的作用机理提出了一种分析方法，分别讨论了锚杆体系和锚杆本身的力学行为。从位移的观点分析了锚杆和岩石体之间的联接作用机理，对隧道开挖中锚杆的设计提出了一种简单的方法。经分析，锚杆的初始应力与岩体的位移有关。工程实例模拟证实了以前的发现，并证明了本文模型的实用性。     

复杂地质条件下锚杆联系链的围岩锚固机理探讨

介绍一种与锚杆联合使用的锚杆联系链及其组合支护方式,重点研究其围岩锚固机理,采用数值模拟和现场试验的方法对锚杆联系链组合支护效果进行分析。结果表明,锚杆联系链、锚杆和混凝土喷层三者之间的有机结合提高了围岩的自支撑能力;锚杆联系链组合支护具有作业时间短、安装方便、结构简单、成本低等优点;在兼具喷锚网支护优点的同时,锚杆联系链组合支护也弥补了喷锚网支护的不足,是对矿山现行支护方式的补充和改进。     

多结构面控制边坡锚固动力简化分析

锚固是边坡支护中的一种重要方法,目前的理论模型大都不考虑地震过程中边坡的响应状态,在边坡锚杆的锚固抗震机理方面存在一定欠缺。本文基于边坡及锚杆在地震作用下力的传递过程分析,提出了一种边坡锚杆动力简化分析模型;利用锚杆荷载分布解析解,分析了不同响应地震动、围岩属性等参数对锚杆受力的影响,从理论上进一步阐述了锚杆的抗震锚固机理。得到了如下结论：岩体的弹性模量和泊松比不是锚杆锚固能力的关键性因素,软岩对硬岩同样可以起到锚固支护的效果;锚杆能够提高岩体的整体性和自稳能力,对多结构面控制岩石边坡,应混合使用贯穿长锚杆和单结构面锚杆的优化锚固方式。     

基于载荷传递机理的注浆岩石锚杆锚固模型(Ⅰ)

为了进一步研究隧洞等地下工程中锚杆支护锚固机理,根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程,同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷的传递方程,结合圆形隧洞围岩的径向变形方程,推导了理想弹塑性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型,以及锚固段与围岩体界面之间的摩阻力的计算模型.通过对比工程实测结果与模型计算结果,验证了所建立的模型的正确性,同时也验证了巷道锚杆支护中性点理论的合理性与正确性.     

NPR锚杆/索围岩动力响应数值模拟分析

为了解决深部开采造成的冲击地压、大变形和常规锚杆/索破断失效等问题,本文以某煤矿釆区为研究试验段,基于高地应力软岩大变形破坏机理,采用FLAC3D-PFC3D耦合建模方法首次开展NPR锚杆/索动力学数值模拟研究,建立PR和NPR锚杆/索两种支护方案的数值模型,对比分析动荷载下硐室围岩以及锚杆的受力、位移情况.结果表明:25MPa冲击荷载下,25根PR支护锚杆/索中21根已失效,围岩大面积失稳,耦合墙出现严重变形,硐室呈现内凸弧形变形破坏.而相同条件下,NPR锚杆/索均未失效,硐室围岩稳定性保持良好.     

基于分形维数的锚杆无损检测BP神经网络模型

笔者将分形维数的分析方法引入锚固系统的无损检测中,指出分形维数的大小是反射波在该小波分解频段能量大小的量度．在研究锚固系统无损检测反射波小波分解分形维数特征向量的基础上,确定了以锚杆反射波的原波维数、原波平均波幅以及小波包分解维数的8个波形分形维数共10个数值作为输入参数,以锚杆注浆密实度为输出参数的非线性BP神经网络预测模型．对三峡工程右岸地下电站试验锚杆进行训练,验证了锚杆密实度BP神经网络预测模型的合理性和可靠性．     

考虑互层状岩体接触状态的地下洞室围岩稳定分析

层间剪切、挤压破碎带是影响互层状岩体地下洞室围岩稳定的重要因素.针对互层状岩体层间剪切、挤压破坏问题,引入界面单元模型模拟其接触特性.在此基础之上,对该接触面模型算法进行改进,针对接触面边界上节点可能存在的接触状态:黏结、滑移、张开和嵌入,建立了相应的接触状态判别准则和修正迭代算法,可以有效模拟互层状岩体层间非线性滑移破坏问题.将本文模型应用于巴基斯坦阿扎德帕坦水电站地下厂房围岩稳定性分析中,对比横观各向同性模型计算结果,表明考虑接触后在层间过渡处应力和位移呈现非连续性变化,且量值增大;层间出现了错动位移,在主厂房边墙侧中下部较为明显.