锚杆支护机理综述

锚杆支护技术在各项工程中发挥着重要的作用,它具有支护效果好、工人劳动强度低、支撑提供力快等诸多特点而被广泛应用,并已经成为一种重要的发展方向．本文对锚杆的类型、数值解法、锚杆支护作用机理做了简要介绍,并且对目前存在的问题和最新锚杆支护技术做了简要的总结,具有一定的现实意义。     

柔性注压锚杆锚固机理分析

柔性注压锚杆是一种结构和锚固机理新颖的全长锚固锚杆,已有的研究缺少其受力、锚固力与锚固机理的分析。通过柔性注压锚杆地面和井下试验,对其锚固力、锚固机理进行了理论和试验分析,导出其承载能力的计算与分析方法,为其设计、试验和应用提供了一定的理论依据。研究和试验结果表明该锚杆对多种围岩（煤、岩、碎石等）有良好的锚固能力和适应性,现场应用方便。     

机械式可回收锚固锚杆支护机理的数值分析

借助通用结构分析软件ANSYS深入地对可回收机械式锚固锚杆的作用机理进行了研究,探讨了锚杆作用对锚固体应力与变形状态的影响以及锚杆对锚固体的作用范围,比较了不同类型锚杆的作用效果。     

影响锚杆锚固效果因素分析

在岩石工程的锚固过程中,影响锚杆加固效果有许多因素：锚杆材料、锚杆结构、锚固方式、岩体性质和锚固参数等。对其影响因素的研究可以为岩石工程围岩的有效防护和具体的施工提供很有价值的参考。研究表明加锚前后围岩稳定性的改变将是锚固效果的直接反映。     

超前锚杆加固围岩的机理分析

1引言 在松散、破碎岩体的巷道施工中,超前锚杆预支护是一种新型支护结构。它与普通锚杆的本质区别在于安装程序的不同,普通锚杆是在隧洞掘进一段距离之后开始安装,而超前锚杆则在开挖之前先装好。开挖完成后,马上施作普通垂直锚杆支护或喷砼支护,能有效防止隧洞顶部掉块。国内外已有不少应用超前锚杆预支护结构顺利通过松散、破碎带或土砂质地层的成功例证。     

基坑锚杆受力及变形机理的现场试验

为进一步弄清锚杆的受力及变形机理,对广西柳州星河大厦基坑锚杆的轴力和基坑的侧向位移进行了现场试验,试验分析表明:①只有基坑发生位移时锚杆才会受力,并随动态的施工过程而持续变化;②锚杆的轴力呈中间大、两端小的不均匀分布,并且随基坑的不断开挖锚杆的轴力值逐渐增大;③基坑侧向位移随施工过程的进行呈逐渐增大的趋势,最大位移出现在基坑顶部。这为建立合理的力学模型计算基坑周围锚固体的变形提供科学依据。     

锚杆水泥的机理研究

本文用化学反应方程式描述了描杆水泥的锻烧和水化过程。从理论上阐明了氟铝酸盐、硫铝酸盐、硅酸盐矿物共烧机制以及锚杆水泥快凝、快硬、微膨胀、强度稳定发展的水化,硬化机理。并通过微观试验与分析证实了上述理论的正确性。     

FRP锚杆灌浆锚固料性能的试验研究

为研究纤维增强复合塑料锚杆锚固料的性质及其工程应用的可行性,对不同配合比的纤维增强复合塑料锚杆锚固料的抗压强度、抗冻、抗渗等参数进行了测试,优选5组配合比,对不同直径的玻璃纤维锚杆和玄武岩纤维锚杆进行了30 cm深度的锚固拉拔试验。试验结果表明:优选的配合比具有较好的施工性,能自密实,达到C35^C45,F150,P6级别;适量掺加钢纤维或玻璃纤维有利于提高锚固料的抗压强度和锚固性能;试验的纤维增强复合塑料锚杆破坏模式均为拉拔仪与纤维增强复合塑料锚杆接触部位的挤压破坏,表面形状对纤维增强复合塑料锚杆的极限抗拉强度有一定影响,纤维增强复合塑料锚杆单位表面积的极限抗拉强度为4.0C45,F150,P6级别;适量掺加钢纤维或玻璃纤维有利于提高锚固料的抗压强度和锚固性能;试验的纤维增强复合塑料锚杆破坏模式均为拉拔仪与纤维增强复合塑料锚杆接触部位的挤压破坏,表面形状对纤维增强复合塑料锚杆的极限抗拉强度有一定影响,纤维增强复合塑料锚杆单位表面积的极限抗拉强度为4.0⁶.5 MPa,可达到工程应用的相关要求。     

锚杆最优锚固方向和最小锚固力的确定

本从锚固基本原则出发，简介如何运用赤平极射投影、块体理论和岩体力学方法寻求可供边坡、危岩锚固工程设计使用的确定锚杆最优锚固方向和最小锚固力的简易方法，并结合某一高陡岩质边坡锚固工程对该法做了验证分析。     

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.     

化学锚栓的高温力学性能试验

通过对有机化学锚栓和无机化学锚栓进行不同火场温度、冷却方式及静置时间条件下的实验室对比试验,研究了有机化学锚栓与无机化学锚栓的高温力学性能特性。研究结果表明:火灾高温作用后,化学锚栓的抗拔承载力整体呈降低趋势;随着温度逐渐升高,有机化学锚栓的抗拔承载力大幅度降低,无机化学锚栓的抗拔承载力先降低,后小幅回升,再大幅度降低;有机化学锚栓和无机化学锚栓的工作极限温度分别为170℃和450℃,耐火极限温度分别为300℃和700℃。     

顺槽巷道锚杆预紧力及工作机理的探讨

从锚杆锚固段剪应力分布状态出发,分析了不同锚固方式情况下锚杆预紧力的作用效果.研究了不同时期顺槽巷道以及巷道不同深度围岩的不协调变形的发展变化情况,从锚杆受力是由于围岩不协调变形而引起的基本观点出发,对不同锚固方式锚杆的工作机理进行了分析和探讨.其结论是由于在巷道的服务期内,围岩的不协调变形不会停止,所以锚杆的工况一直在变化当中.图4,参10.     

激发应力波在锚杆锚固体中传播规律的实验研究

通过理论分析和实验研究,证明了锚杆锚固体中弹性应力波的波速确实会发生变化,给出了锚杆锚固质量与锚固体中弹性应力波波速之间的定性关系。     

锚索失效对边坡稳定性影响的模拟试验

通过多组模型的室内模拟试验,模拟了锚固边坡在不同荷载条件下沿圆弧和折线2种模式的破坏过程,分析了不同岩土体边坡锚固失效时稳定性的不同特性,以及群锚作用条件下单锚失效时边坡的力学及变形特点,进而研究了边坡锚索失效对边坡稳定性的影响机理。研究结果表明:在荷载作用下,边坡上排锚索比下排锚索先破坏,失效锚索的锚固力会向其他锚索转移;圆弧破坏边坡不同位置的锚索失效对边坡稳定的影响与锚索所在位置关系不大,而折线破坏的边坡不同位置锚索破坏对边坡稳定性的影响不同。     

完善锚杆支护技术，提高锚杆支护效果

在现场实践的基础上,通过对锚杆支护失效原因的分析,提出了相应的应对措施,对于提高锚杆支护效果有积极的借鉴意义。     

浅埋黄土隧道中系统锚杆支护作用的数值模拟

为了研究系统锚杆在浅埋黄土隧道中的支护效果,以陕西吴堡—子洲高速公路刘家坪5号隧道为依托,利用MIDAS/GTS有限元分析软件分别建立有、无系统锚杆的分析模型,计算分析了6个开挖阶段和截止到二衬施作阶段的隧道变形量,并将数值模拟结果与实测结果进行了对比分析。结果表明:浅埋黄土隧道施工过程中,有系统锚杆的隧道变形值大于无系统锚杆的变形值,这是由于锚杆是在钢架支设后进行打设,锚杆的打设不仅破坏了土体的稳定,而且延误了喷射混凝土和钢架支护的最佳时机,使变形量增加;有、无系统锚杆拱顶下沉和净空收敛的现场实测值基本处于同一数量级,说明在浅埋黄土隧道中系统锚杆的作用不显著,可以取消。     

玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆的临界锚固长度计算

考虑到抗浮锚杆的工作机理与抗拔桩相似的特性,基于理想同心薄壁圆柱体剪切模型及抗浮锚杆剪应力分布简化模型,推导出GFRP抗浮锚杆的临界锚固长度的解析式,并以工程实例检验该方法的合理性。研究结果表明：本文提出的GFRP抗浮锚杆临界锚固长度解析计算方法是可行的,将理论临界锚固长度的2/3作为GFRP抗浮锚杆实际锚固长度参考值,可以在保证承载性能的前提下提高材料利用率。GFRP抗浮锚杆临界锚固长度理论值随锚杆杆体-岩土体弹性模量比值的增大而增大,但在该比例逐渐变大的过程中,临界锚固长度增长幅度逐渐降低。此外,增加杆体半径亦可提高理论临界锚固长度。研究结果可为GFRP抗浮锚杆的推广使用提供理论依据与实践参考。     

长期盐雾腐蚀下高强螺栓受拉性能试验

为了研究腐蚀对高强螺栓受拉性能的影响,开展了中性盐雾加速腐蚀试验和拉力试验,结合质量损失率、电子显微镜和光学显微镜观察、理论分析等方法对比了不同腐蚀周期对高强螺栓腐蚀形貌及力学性能的影响。建立了高强螺栓质量损失率、腐蚀失重与腐蚀时间的幂函数关系,发现内外锈层的厚度均随腐蚀天数显著增加。此外,发现了高强螺栓的两种破坏模式：螺栓拉断和螺栓滑丝脱扣,腐蚀时间为180 d(质量损失率7.8%)为两种破坏模式转化的临界点,腐蚀天数小于180 d时发生螺栓拉断,反之螺栓滑丝脱扣破坏。在此基础上,建立了抗拉承载力F_m、抗拉强度R_m、相对刚度E、非比例延伸强度R_pf伴随质量损失率η劣化的定量公式,与两种破坏模式对应,F_m、R_m、E与η呈分段式线性下降关系。     

螺钉自动抓拿认扣装置的设计

为克服螺钉自动装配作业中存在的认扣成功率低、机构复杂、专用设备成本较高等缺点 ,在分析典型轴孔间隙配合插入问题的基础上 ,采用自然参数向量对螺钉在螺孔中装配时的允许倾斜角度进行了计算 ,阐述了螺钉认扣过程中的几种状态 ,设计出利用立式加工中心对 M8内 6角螺钉自动抓拿认扣的装置。经实验验证 ,该装置结构简单、性能可靠 ,在保证螺钉装配成功率的同时 ,扩充了原加工中心的功能     

锚栓屈服型可抬升柱脚节点抗震性能试验研究

为满足结构在震中安全且震后可修复使用的目的,设计了一种锚栓屈服型可抬升柱脚节点,该节点是一种半刚性节点,将柱脚锚栓的一部分作为节点的阻尼器,阻尼器为柱脚提供抗弯能力和可抬升能力,在地震时柱脚节点塑性变形主要集中在阻尼器上,震后通过更换阻尼器即可完成柱脚节点的修复。为此, 设计一组普通外露式柱脚节点和锚栓屈服型可抬升柱脚节点进行对比试验,并通过拟静力试验,研究它们在低周往复荷载下的滞回特性、抗弯承载力、刚度退化、耗能能力等抗震性能,同时研究柱脚节点在更换阻尼器前后的抗震性能。研究结果表明：对比普通外露式柱脚节点,锚栓屈服型可抬升柱脚具有更好的耗能能力和变形能力,试件的损伤基本集中在可更换的阻尼器上,耗能模式和损伤机制较为合理。在进行修复后,除初期转动刚度略低于修复前试件外,整体抗震性能基本可恢复至震前水平。另外,该新型柱脚的阻尼器拆卸和更换较为简便。