全长砂浆锚固玻璃钢锚杆动力响应特征冲击试验研究

来源 :武汉科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sinohydromusc
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针对矿山开采过程中爆破振动对巷道支护中全长砂浆锚固玻璃钢锚杆的动载破坏问题,通过建立玻璃钢锚杆冲击试验物理模型,以及FLAC3D数值模拟软件建模,对全长砂浆锚固玻璃钢锚杆动力响应特征进行研究。首先,根据相似定理建立相似准则,从模型和爆破动载加载相似性两方面分别论述了试验相似性及可行性,分析爆破应力波的传播及模拟方法,确定相似物理模型尺寸及动力冲击加载方式。然后,以相似理论为基础,建立了玻璃钢锚杆冲击试验物理模型对全长砂浆锚固玻璃钢锚杆动力响应特征进行研究。结果表明,冲击载荷作用下,玻璃钢锚杆轴力由锚杆尾部向锚固深处呈现指数型衰减趋势,且在300~400mm锚固范围内衰减较快,最大轴力在孔口位置。锚杆最大轴力随冲击荷载的增加而呈线性增长;不同冲击荷载下的锚杆平均最大轴力随试验模型弹性模量的增加而减小。最后,采用FLAC3D数值计算软件研究了爆破动载下全长砂浆锚固玻璃钢锚杆的受力分布特征。结果表明,冲击荷载作用下玻璃钢锚杆轴向应力沿杆分布拟合曲线从锚杆自由段向锚固深处呈现指数型衰减,孔口位置轴向应力最大,随后沿杆传播方向迅速减小。轴向拉应力与轴向压应力曲线上下对称,但轴向拉应力均大于轴向压应力,孔口位置处轴向拉应力为轴向压应力的1.2~1.5倍。随着振速幅值增大,玻璃钢锚杆轴向应力相应增大,最大轴力呈指数型增大趋势;且振动越强,锚杆所受的轴向应力增加越快。随着围岩弹性模量的增大,玻璃钢锚杆最大轴向应力在爆破动载作用下不断降低,且应力波在玻璃钢锚杆内衰减越快,即衰减距离越短。论文通过物理模型试验、数值模拟以及以往文献中的理论分析三者结论相互印证,研究成果为爆破动载下全长砂浆锚固玻璃钢锚杆支护设计提供了理论支撑。
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