树脂锚杆锚固段剪应力分布及其损伤模式分析

为了分析树脂锚杆锚固段剪应力分布及其承载、损伤机理,提高树脂锚杆支护在煤矿现场应用的有效性,首先根据煤矿树脂锚杆的围岩环境和受力特点,基于集中载荷作用于半无限体表面和无限体内部的弹性力学解得到了树脂锚杆在非锚固段围岩破碎和完整时的锚固段锚固界面剪应力计算式,分析了锚杆杆体拉力在锚固段锚固界面的剪应力形成机理;然后采用FLAC数值模拟软件模拟了树脂锚杆锚固段的承载及变形,得到了树脂锚杆在一定载荷和围压作用下锚固界面塑性发展趋势;最后以混凝土试块模拟围岩,并在混凝土试块预留孔中锚固了树脂锚杆进行实验室拉拔试验,得到了树脂锚杆锚固段剪应力分布及其增加趋势.结果表明,树脂锚杆剪应力开始时呈负指数形态分布,随着锚杆拉应力的增大,锚固起始端剪切破坏剪应力降低,无围压时峰值剪应力迅速向较深部锚固界面移动并锚固失效,有围压时锚固界面在锚固起始端剪切破坏后仍有较大的锚杆拉应力发展范围.     

锚固失效分析

通过工程现场实践和模拟实验,研究预应力锚杆的支护作用机理,探索“负荷压力带”支护理论和锚固预应力的内在关系。在锚固过程中分析影响锚固力的减少与损失的直接因素,采用试验的方法,总结和掌握胶泥固化体的理化性能、技术参数,为工程设计提供准确的数据,同时防止在设计使用过程中造成锚固失效。分析预应力锚杆锚固力的产生,衰减和损失的因素,提出设计锚杆应根据围岩应力大小,巷道开挖后具体不同的地质层面岩石情况。合理选择锚杆强度、材质、直径、长度、间排距、岩石钻孔直径大小和锚固深度。研究锚固失效与各参数的关系,提高支护安全系数,最大限度地减少锚固力损失,提高锚杆支护成功率,为优化支护工程设计,提供思路和方法。     

巷道锚固岩体刚度控制机理研究

根据锚固构件与围岩的相互作用机理,为了提高巷道锚固岩体的整体刚度,从分析刚度控制对锚固岩体的作用和影响入手,找出影响锚固岩体刚度的主要影响因素,提出以高强度、高预紧力和高锚固力为基础,以锚杆(索)群连锁锚固为核心技术的锚固岩体刚度控制技术,并结合现场试验对其合理性进行分析.研究表明,巷道锚固岩体刚度控制设计合理,能够减少巷道围岩的有害变形,有效控制其稳定性,满足安全经济高效的生产目标要求.     

GFRP锚杆在锚固工程中握裹力的研究

锚杆作为岩土工程的主要支护材料,广泛应用于边坡、基坑、隧道等工程中。目前在工程中最为常见的锚固技术,是有变形钢筋与水泥砂浆经钻孔注浆而形成。在实际应用中,因钢筋易腐蚀,耐久性差的特点,成为锚固工程中的一大隐患。GFRP锚杆强度高、质量轻、耐腐蚀性强、低松弛等优点,可以替代钢筋作为锚杆应用于锚固工程中。但GFRP筋作为脆性材料,其与水泥砂浆之间的握裹力能否满足要求,将会直接影响到锚固效果。通过对不同锚固深度的GFRP锚杆与水泥砂浆室内拉拔试验,发现握裹力随锚固深度增加而增大,握裹强度随着锚固深度的增加呈现减小的趋势,同时水泥砂浆凝固时间对握裹强度有较大影响,7天初凝时握裹强度仅有28天终凝时的60%左右。通过与同等直径钢筋锚杆与水泥砂浆握裹力对比发现,GFRP锚杆与水泥砂浆握裹力能够达到钢筋锚杆的要求。     

塑料胀壳式系列锚杆及其应用

松软破碎的巷道顶板在使用树脂锚杆支护时，极易造成粘结失效现象。为了解决这一问题，出现了一种具有强胀锚力的塑料胀壳式锚杆。这种铺杆是一种新型端头锚圃式锚杆，由高性能工程塑料制成的锚头与金属杆体组成。这种锚杆通过独特形式锚头和锚壳的紧密配合，可对锚杆孔壁施加很大的横向挤压力，使锚杆在大变形下应能保持较高的锚固力，特别适合有较大变形的各类软岩巷道支护。另外，采用不同类型锚头，可制成杆体可回收式、外锚内注式注浆锚杆和围岩深部基点位移计等几种不同用途的锚杆产品。     

剪切滑移型反倾向岩质边坡锚固参数优化研究

以娄湘公路北侧反倾边坡为实例,采用有限差分软件FLAC3D建立数值模型,对不同锚固参数下反倾边坡的变形破坏特征和锚固力加固机理进行分析,揭示了各个参数与反倾边坡滑移变形特征的响应关系。结果表明：锚杆加固在坡底时对剪切滑移型边坡的变形起到主要控制作用,边坡抗滑移能力最高;锚杆越长,边坡变形量越小,锚杆锚固力随锚杆长度的增加而增大,边坡稳定性提高;在保持锚杆长度和锚固位置不变的情况下,锚固角增大可以使边坡锚固力增加,边坡稳定性提高,但影响很小。     

巷道锚网支护网兜形成原因分析

本文主要对锚网支护巷道出现的网兜现象以及梯形钢带的要求、锚杆锚固力的测试进行了分析,并提出一些处理意见。     

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。     

树脂锚固剂在煤矿生产中的应用

随着煤矿生产技术的发展,现在的大型煤矿顶板支护与管理中应用最为广泛的是锚杆支护、锚网索联合支护、锚喷支护。在这些支护当中都需要应用到锚杆,而锚杆要与良好性能的锚固剂配合使用才能发挥以锚杆为基础的支护体系性能。笔者将对现在应用较为广泛的树脂锚固剂在煤矿中的应用情况进行研究,主要包括树脂锚固剂的种类、特点、在煤矿中的具体应用及相关的效果分析,根据相关的分析研究提出自己的意见和建议。     

深基坑桩锚支护结构设计参数分析

结合工程实例具体分析桩锚支护结构设计参数对锚杆内力、长度、支护桩内力、支护桩嵌固深度和桩顶位移的影响,这些参数包括坑顶荷载的大小与作用区间、锚杆离坑顶的距离、锚杆孔径、锚杆锚固段长度和锚杆预应力取值.分析结果表明:坑顶荷载的大小与作用区间对锚杆轴力和支护桩内力影响明显;锚杆一般布置在离坑顶H/3的位置较为合理;锚杆锚固段长度与支护桩的嵌固深度相互影响,应该根据基坑地质情况和基坑周边环境条件综合确定;锚杆预应力对支护桩桩顶位移控制明显.     

酚醛环氧树脂水性化的研究

对酚醛型环氧树脂E-44进行化学改性引入亲水性基团，同时保留尽可能多的环氧基，成盐后制得水性环氧树脂体系。研究了各反应物用量对体系水溶性和水稳定性的影响，确定了最佳的原料配比、反应温度和时间。结果表明：该改性E-44环氧树脂可与水以不同的配比形成水溶液或水乳液，且体系具有优良的稳定性。     

水溶法开采吴城天然碱矿的模拟试验

吴城天然碱矿水溶开采模拟试验证明,采用双井对流采矿,孔道位置是影响总碱采出率的主要因素.孔道在碱层下部时。总碱采出率最高.若在碱层中、上部形成水的通道,或天然碱层之上覆盖盐岩层时.采用注气控制顶溶,以防顶扳过早坍塌.既可提高总碱采出率,又可达到盐碱分层采出,为采出液的分离加工提供方便.     

离子交换分离钨钼及微波诱导树脂再生的研究

本文研究了树脂型号和硫化条件对离子交换分离钨钼的影响,探讨了微波场下除钼树脂脱硫再生效果．实验结果表明：除钼树脂经９５１ＭＨｚ微波诱导、碱性食盐水协同解吸,可基本恢复其吸附交换容量．     

不同性质外液对煤与瓦斯突出防治效果影响

针对煤层注水防止工作面煤与瓦斯突出问题,以七台河新兴煤矿92#煤层工作面生产条件为背景,采用数值模拟研究和现场工业试验相结合的方法,研究了注入介质为纯水和表面活性剂溶液时,其对工作面钻孔围岩塑性浸润区和工作面垂直应力分布规律的影响。结果表明:具有煤与瓦斯突出危险的回采工作面预采煤体注液后,能够降低应力峰值、增加峰值距、扩大应力增高区的覆盖范围,从而使防突效果提高;防突效果的提高程度与所注入的外液性质有关,表现为表面活性剂溶液强于纯水;钻孔注液后,孔间塑性浸润区的发展状态与注液压力及所注入的流体介质性质有关。相同流体介质条件下,注液压力越大,塑性浸润区的发育范围也越大;在纯水中加入表面活性剂之后,其孔间塑性浸润区的发育不仅范围更大,速度更快,且在各方向上更为均匀。该研究对注水防止煤与瓦斯突出具有很好的实际指导意义。     

三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的吸湿特性

为了研究三维编织复合材料的吸湿行为,利用树脂传递模塑（RTM）工艺制备了三维编织炭纤维增强环氧树脂（C3D／EP）复合材料．通过吸水实验,研究了该材料的吸湿规律、温度对吸湿的影响以及吸湿过程中复合材料力争陛能的变化．结果表明：C3D／EP复合材料吸湿初期符合Fick扩散定律,但整个吸湿行为可用Sigmoidal曲线来描述;温度可加速C3D/EP复合材料的吸湿速率,并使平衡吸湿量提高;在吸湿过程中,C3D／EP复合材料的弯曲强度随吸湿时间的延长而下降,先快后慢,与吸湿曲线相对应,而且温度越高,下降越明显,表明吸湿量的大小决定了力学性能的降低程度．     

蔗渣纤维制备高吸水树脂研究

以甘蔗渣为原料,通过超声波辅助碱性双氧水法进行预处理,接枝改性制备具有高吸水、保水性能的高吸水树脂.研究了丙烯酸/蔗渣配比、引发剂用量、交联剂用量、中和度等因素对高吸水树脂吸水性能的影响;采用傅里叶红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分别对预处理前后蔗渣及高吸水树脂进行接枝情况、结晶情况、结构与形貌进行表征.结果表明:最佳条件为丙烯酸/蔗渣配比10 mL/g、引发剂用量0.12 g、交联剂用量4 mg、中和度80%;对蔗渣纤维的预处理能够明显提高树脂的吸水性能;室温放置72 h,对去离子水的保水率为97%.该树脂对去离子水、自来水、0.9%NaCl溶液的吸水倍率分别为413、104和14 g/g.     

酯硬化水溶性酚醛树脂冷硬树脂砂工艺

简要介绍了酯固化水溶性酚醛树脂冷硬工艺中所用酚醛树脂的制造过程、性能及特点,混砂造型(制芯)工艺参数的确定。通过对该型砂的高温性能的测定及初步的生产试验,证明使用该工艺,可以克服目前使用最多的酸固化呋哺类树脂砂所暴露出来的某些缺点。     

高吸水树脂中丙烯酸残留量的测定及其影响因素

运用高效液相色谱测定了高吸水树脂中丙烯酸的残留量,并研究了不同的反应条件,如反应时间和反应温度、产物后处理方法以及树脂粒度对丙烯酸残留量的影响.研究结果表明,丙烯酸单体残留量随着反应温度和反应时间的增加而减少;随着树脂粒度的减小,丙烯酸残留量逐渐增大;用乙醇处理可有效除去高吸水树脂中的丙烯酸单体残留.     

冲顶开窗径向水平井转向送进关键技术

为解决传统径向水平井技术套管段铣和大直径扩孔困难等问题,提出在免扩孔条件下一次性实现径向水平井开窗及钻进的技术方案,设计在Φ139.7 mm套管内使用的转向工具,该工具利用液压冲顶方式进行套管开窗,并采用Φ14 mm无缝钢管作为喷射钻进的钻管。数值模拟与室内试验表明,采用纵向冲顶方式可满足套管开窗要求;在45 MPa泵压作用下钻管能够克服转向阻力实现送进;当冲头下倾角度为11°时能有效地实现钻管矫直与长距离送进;采用液压冲顶套管与金属钻管送进相结合的方式可满足超短半径径向水平井作业要求,为下一步联合水力钻头进行高压喷射破岩奠定基础。