拉拔状态下全锚锚杆轴向应力分布规律研究

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1、文章编号：1672-5050（2010）02-0044-03拉拔状态下全锚锚杆轴向应力分布规律研究12任智敏,李义（1.山西煤炭职业技术学院，山西太原030031；2.太原理工大学，山西太原030024）摘要：锚杆轴向荷力分布研究是个应关注的课题，由于围岩物理力学性质的复杂性，使得深入到围岩中锚杆的受力情况也变得很复杂，时至今日对锚杆的受力机理仍然认识有限。文章通过拉拔试验得出锚杆轴向力与锚深的关系，锚杆轴向力与外载荷的关系、并首次提出了关键外载、外载阈值、轴向应力传递速率的概念。关键词：拉拔试验；锚杆轴向应力；外载荷中图分类号：TG356;Q343.4文献标识码：A目前，锚杆

2、已广泛用于煤矿巷道、铁路隧道、军杆竿体与锚固剂或围岩体之间产生轴向上的相对事人防、水利、地基、地铁等工程领域中。锚杆种类位移，在彼此都要阻止这种位移发展的情况下，锚繁多，其成本低廉、加工简便、装方便、施工速度杆或是受拉或是受压，进而在锚杆体产生轴向应快，具有诸多优点。但是，对锚杆的锚固机理和锚固力。悬吊理论认为：锚杆起的作用是将不稳定岩层力的分布等情况，现在还认识不清，对于锚杆的作或危石悬吊于稳定岩层之上，由于被悬吊岩层或危用原理，先后有人提出悬吊理论，组合梁理论，挤压石相对于锚杆有向下运动的趋势，所以锚杆受到向加固拱理论、减跨理论、围岩补强理论等多种假说；下的拉应力，以平衡被

3、悬吊岩块的重量。组合梁理这些假说只是从不同侧面对某种条件下的支护情论认为：锚杆将巷道上覆不同岩性的薄岩层“串”起形进行解释，尚没有一种是全面完满的解释；这其来，形成组合梁，锚杆的作用是阻碍岩层间的离层中的原因很多，其中之一便是对锚杆在受外载下的现象的发生，故锚杆在有离层趋势的岩层之间受到应力分布规律认识不够。由于工作状态下锚杆的受拉应力。挤压加固拱理论认为：锚杆进入围岩后，锚力状态是复杂的，并且与锚杆的锚固方式、锚固材头处通过锚固剂或倒楔与围岩产生摩擦作用，锚尾料、固参数、围岩性质、围岩压力大小与方向、安装处由螺母通过托盘向锚尾端施加预应力，如此一工艺与安装质量等诸多因素有关；

4、所以要全面得出来，锚杆的两端都受到挤压作用，所以在锚杆体内产生轴向压应力。由此看来，锚杆的作用效果就是不同场合不同锚固方式下的不同应力分布规律，还对岩体在应力场作用下所发生的变形产生约束，即需大量研究工作。由于在役锚杆、起锚固作用的主当岩体产生压缩变形时锚杆给其以拉伸作用，岩体要力是锚杆的轴向应力，因此本文仅就实验室拉拔产生拉伸变形时锚杆给其挤压作用。状态下，砂浆全锚锚杆的轴向应力分布进行分析。1.2拉拔状态下锚杆轴向力的理论计算1锚杆的轴向应力全长锚固锚杆借助锚固剂与地层间的粘结力1.1锚杆轴向应力的产生原因传递剪应力，在剪应力的作用下，锚杆体内产生拉锚杆伸入到围岩后，在原岩

5、应力的作用下，锚应力，轴向拉应力在锚杆全长上呈不均匀分布，根收稿日期：2009-11-20作者简介：任智敏（1980—），男，山西太原人，大学本科，助教，从事采矿工程教学工作。44据弹塑性力学理论可得拉拔轴向应力分布函数：160140lN=ΠDTd（1）120乙TaPoM100/式中：D———锚杆直径：力80应T———抗剪切力。向60轴杆40同时，最大轴向力出现在孔口处：锚20Nmax=T/（ab）（2）0100200300400500式中：T———锚杆拉拔试验确定的锚杆极限强度；10kN28kN56kN锚深/mma———锚杆间距；图2锚杆轴向应力分布图b———锚杆排距。从图2

6、看出：轴向应力沿锚杆全长，由锚尾向2锚杆的拉拔试验锚头逐渐递减，呈负幂指数关系。在同一锚深处，随2.1试验材料与设备着外载的增大，轴向应力也随着增大。外载越大，锚本次试验用的试验材料主要是由525号水泥杆轴向力分布曲线的斜率越大。制成的砂浆，试验设备主要有：测力锚杆，静态电阻2.3.2轴向应力与外载的关系应变仪，锚杆拉拔计。材料与设备的型号和性能，如在试验过程中，采用拉拔计逐渐对锚杆施加外表1所示。载，加载步距为3.5kN，选择锚杆杆体的头部、中部、尾部三个有代表性的位置，即分别距锚孔后表1试验设备与材料表100mm、300mm、500mm处，进行外载与锚杆轴向序号设备/材料名

7、称型号性能指标应力关系的研究，所得数据示出外载———轴向应力长0.5m，采用BE-130AB型应变电1测力锚杆CS-120BA曲线图（见图3）。阻片阻值100Ω，灵敏度系数2.00200量程0-10000灵敏度0.5，电源电压2静态电阻应变仪YHB-JA1805V~7V160额定拉力：100kN～300kN；1403锚杆拉拔计SY-40a最大行程：40mmP120M/1004砂浆525号水：水泥：砂=1：2：4力应80向轴60杆402.2试验步骤锚20试验步骤见图1。通过锚杆拉拔计，对固定在