預應力巖石錨桿合理預張荷載確定方法研究.pdf

1、巖石錨桿作為一種有效的加固方式已經(jīng)廣泛的應用于巖土和采礦工程中。通過托盤施加一定的預張荷載，即可以及時地限制圍巖的早期變形，使其強度下降的幅度降低；
　　 又可以提高錨桿對圍巖的約束能力，錨固強度得到提高。合理的預張荷載可以提高巖層的自撐能力，保證整個錨桿支護體系充分發(fā)揮支護效能。因此合理預張荷載的確定對錨桿設計具有重要的工程意義。本文基于圍巖變形，通過彈、粘彈性理論，分別建立了圍巖與錨桿相互作用的彈、粘彈性模型，推導出了預應力

2、巖石錨桿剪應力及軸力分布公式，對合理預張荷載確定方法進行了深入的研究，取得的成果如下：
　　 (1)對預應力巖石錨桿與圍巖的作用機理進行了研究，其加固地下工程中的主要作用是對巷道圍巖及時施加高預應力，限制圍巖變形的發(fā)展，使巷道頂板形成具有較高承載能力的組合梁和組合拱，改善圍巖應力場和巖體的受力狀態(tài)，提高巷道圍巖力學參數(shù)，使圍巖整體作用加強。
　　 (2)基于巖石錨桿與圍體微段界面摩阻力與它們之間的相對位移呈線性函數(shù)關系的

3、假設，根據(jù)微段錨固體的受力平衡以及巷道圍巖安裝錨桿前后的應變變形，建立了巖石錨桿與圍巖體之間相互作用的載荷傳遞微分方程，結合圓形巷道圍巖的徑向變形方程，分別推導了彈性巖體與粘彈性巖體在帶托盤及無托盤條件下，巖石錨桿的剪應力與軸力的表達式，然后對影響應力分布的主要因素進行了系統(tǒng)的分析。
　　 (3)基于圍巖變形，結合拉拔試驗力學模型，推導出了預應力巖石錨桿的剪應力及軸力分布公式，提出了巖石錨桿合理預張荷載的確定方法。并結合算例，確

4、定巖石錨桿合理預張荷載的大小。通過對錨桿應力分布的分析，可以得出：合理的預張荷載可以改善錨桿的受力狀態(tài)，減弱錨桿剪應力集中，使錨桿受力更加合理，充分發(fā)揮錨桿支護性能，提高其錨固能力。
　　 (4) 將以上研究成果應用于董家河煤礦錨桿支護設計，通過計算確定合理預張荷載的大小，然后進行現(xiàn)場試驗，通過對比試驗巷道在不同預張荷載條件下巷道支護的效果可以得出，施加設計預張荷載的試驗段，與原支護試驗段相比，巷道的變形量明顯減小，巷道頂板離層