弹性拉拔中锚杆轴力和剪力分布力学计算 (2012年)
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第
41
卷第
3
期
2012
年
5
月
中国矿业大学学报
Journal
of
China University
of
Mining
&.
Technology
Vo
l.
41
No.3
May
2012
弹性拉拔中锚杆轴力和剪力分布力学计算
刘建庄
1
，
2
，张农
1
，韩昌良
l
(1.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州
221116;
2.
河北联合大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北唐山
063009)
摘要:通过构建平面和三维力学模型，推导了弹性状态下沿杆长方向轴力和和结剪应力的分布
函数，提出了锚杆剪应力衰减系数的概念，并给出了力学算式;对比分析了固岩为砂岩和煤休时，
水泥锚固和树脂锚因两种情况下，锚杆轴力和剪力的衰减特征.结果表明:软岩锚团中轴力和剪
力为全长分布型，硬岩
O.
8~
1.
0
m
左右即衰减为拉拔力的
5%
，私结剪应力的主妥作用范围为
O~O.
5
m
，在
O.
4~0.
5
m
处衰
J
成为
0.06
MPa
左右.
关键词:锚杆支护;拉拔试验;轴力;和结剪应力
中国分类号:
TD
353
文献标识码
:A
文章编号
:1000-1964(2012)03-0344-05
Elastic
stress
distributions:
axial
and
shear
stress
distributions
in
an
anchor
bolt
during
a
pullout
test
LIU
Jian-zhuang
1.2 ,
ZHANG
Nong
1
,
HAN
Chang-liang
1
(1. State
Key
Laboratory
of
Coal
Resources and
Mine
Safety, China University
of
Mining
&.
Technology,
Xuzhou
,
Jiangsu
221116
, China;
2.
College
of
Resources and Environment, Hebei
Key
Laboratory
of
Mineral Development
&.
Security Technology, Hebei United University, Tangshan, Hebei
063009
, China)
Abstract:
Planar
and
3-D
mechanical
models
were
used
to
test
rock-bolt
pull
out.
The
results
were
used
to
derive
formulas
for
the
axial
force
and
bond
shear
stress
in
the
bolt
under
elastic
conditions.
A
new
term
,
the
decay
of
shear
stress
coefficient
, is
proposed
that
has
an
obvious
effect
on
the
stress
distributions.
Theoretical
estimates
of
how
cement
or
resin-anchored
bolt
stresses
decay
in
sandstone
rock
are
presented.
These
estimates
are
then
compared
to
bolt
properties
in
a coal
body.
Axial
force
and
grout
shear
stress
in
soft
rock
are
found
to
be
distrib-
uted
along
the
entire
length
of
the
bolt.
However
,
in
hard
rock
the
axial
force
decays
rapidly
,
dropping
by
95
percent
along
80
to
100
cm
in
the
grout.
The
grout
shear
stress
decays
to
0.06
MPa
within
about
40
to
50
cm
in
the
grout.
Key
words:
bolting
support;
pullout
test;
axial
force;
bonding
shear
stress
锚杆支护在
1890
年威尔士煤矿中首次应用以
来[飞因其主动支护效果好、施工方便和成本低等
优点，广泛应用于矿山、水电、建筑、国防等岩土工
程.锚杆工作阻力的发挥，关键在于其能否通过铺
固剂的剪应力形成对周围岩土位移的较大约束.工
程中，常常通过实验室拉拔实验来确定不同岩性的
收稿日期:
2011-05 -21
可锚性能，煤矿中也通过现场非破坏拉拔检验锚杆
施工质量和锚固效果.可见，锚杆拉拔中轴力和蒙古
结剪应力分布状况，受锚固段长度、三径匹配、锚固
剂力学参数和杆体强度等多种因素影响，是锚固机
理研究的重要内容和难点问题.因此，国际岩石力
学学会就此专门制定了一系列试验要求，以规范锚
基金项目:国家"十一五"科技支撑计划项目(
2007BAK28BOO)
;煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题
(SKLCRSM09X03)
作者简介:刘建庄(1
976-).
男，河北省唐山市人，讲师，博士研究生，从事煤矿巷道围岩控制和充填采矿技术方面的研究-
E-mail:
cumtljz@163.
com
Tel:
13832871525
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