组合岩层端锚锚杆预应力场分布规律模拟研究
周逸群
1,2
,
林 健
1,2
,
王正胜
1,2
,
杨建威
1,2
( 1.
天地科技股份有限公司 开采设计事业部
,
北京
100013; 2.
煤炭科学研究总院 开采研究分院
,
北京
100013)
[
摘 要
]
在不考虑原岩应力的条件下
,
通过有限差分数值模拟软件
FLAC
3D
,
对软硬岩层不同
组合条件下锚杆预应力场分布规律进行数值模拟研究
。
结
果表明
,
在软岩和硬岩中
,
较高的连续压应
力分布范围基本一致
,
但锚杆产生的压应力由软岩层向硬岩层方向传递的效果要明显优于压应力由硬
岩向软岩传递的效果
。
现场支护中
,
可通过施加高预紧力来扩大锚杆支护有效压应力区范围
;
同时可
调整锚固段或锚杆长度
,
使结构面位于压应力较高的有利位置
,
避免锚杆因水平应力的影响出现剪断
或离层现象
。
[
关键词
]
组合岩层
;
预应力场
;
分布规律
;
端部锚固
[
中图分类号
] TD322 [
文献标识码
] A [
文章编号
] 1006-6225 ( 2017) 06-0046-04
Study on Prestress Field Distribution Law of End Anchoring Rock Bolt in Combination Rock
ZHOU Yi-qun
1,2
,LIN Jian
1,2
,WANG Zheng-sheng
1,2
,YANG Jian-wei
1,2
( 1. Coal Mining & Designing Department,Tiandi Science & Technology Co. ,Ltd. ,Beijing 100013,China;
2. Mining Institute,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China)
Abstract: Rock bolt prestress field distribution law in different combination situation soft and hard were studied with numerical simula-
tion by FLAC
3D
without regard to In-situ stress. The results showed that,in soft and hard rock,the continuous higher compressive
stress scope was almost similar,but the transitive effect that from soft rock to hard rock was more preceded than from hard rock to soft
rock,but the effectively compressive stress scope of rock bolt supporting could be improved by applied large prestress in field,and an-
choring length and rock bolt length could be adjusted at the same time,structural face located at some favorable position where com-
pressive stress was high,shearing failure and separation could be avoided as horizontal stress.
Key words: combination rock; prestress field; distribution law; end anchoring
[
收稿日期
] 2017
-
07
-
21
[DOI] 10. 13532/j. cnki. cn11
-
3677 /td. 2017. 06. 011
[
基金项目
]
国家自然科学基金联合基金项目
( U
1261211)
[
作者简介
]
周逸群
( 1993
-
) ,
男
,
山东济宁人
,
硕士研究生
,
主要从事巷道掘进与支护的研究工作
。
[
引用格式
]
周逸群
,
林 健
,
王正胜
,
等
.
组合岩层端锚锚杆预应力场分布规律模拟研究
[J].
煤矿开采
,2017,22 ( 6) : 46
-
49,33.
支护应力场是指支护在围岩中形成的应力场与
支护体内部产生的
应力场
[1]
。
锚杆支护预应力场
是
通过对锚杆施加预紧力而在围岩中产生的应力
场
,
其核心是预应力在锚固围岩体内的扩散范围与
分布规
律
。
研究锚杆支护预应力场是弄清围岩体与
锚杆相互作用的基础
,
对进一步深化煤巷锚杆支护
机理
[2]
,
实现煤矿巷道锚杆支护较准确设计
,
满
足生产和安全要求具有重要意义
。
锚杆支护预应力场的分布与锚杆施加的预紧
力
、
锚杆杆体参数
、
支
护密度
、
支护时机
、
安装角
度
、
锚固方式
、
组合构件等有关
。
针对上述各因
素
,
学者们通过数值模拟和相似模拟试验做了大量
研究
[3
-
5]
。
此外
,
锚杆支护预应力场除与锚杆相关
参数有关
,
还
与被锚固围岩的力学参数和结构有
关
。
其中力学参数包括抗压强度
、
弹性模量
、
泊松
比
、
黏聚力
、
内摩擦角等
;
结构包括围岩中的结构
面
、
节理裂隙等
。
煤炭开采地层多数为沉积岩
,
在沿顶煤掘进时
其顶板多为层状顶板
,
由软硬不同岩层及结构面组
合而成
[6]
。
锚杆锚固围岩的过程中
,
存在杆体穿
过两层或多层不同组合岩层的情况
。
当前关
于锚杆
支护预应力场的研究
,
其锚固围岩主要为单一种类
岩层
。
关于组合岩层支护应力场的研究
,
主要集中
在分析围岩支护前后整体的受力情况
,
突出锚杆支
护的加固作用
,
未详细分析锚杆支护预应力场在不
同岩层组合条件下的分布范围和软硬交界面的传递
规律
。
本文拟在已有的锚杆支护预应力场的研究基
础上
,
通过有限差分数值模拟软件
FLAC
3D
,
对软
硬不同条件下组合岩层锚杆端部锚固支护预应力场
分布规律进行数值模拟研究
,
探究锚杆支护预应力
场在不同岩层组合条件下的分布范围和软硬交界面
的传递规律
。
1
数值模
拟
为了研究锚杆支护预应力场在软硬不同条件下
岩层中的分布规律
,
在不考虑原岩应力的条件下对
64
第
22
卷 第
6
期
(
总第
139
期
)
2017
年
1
2
月
煤 矿 开 采
COAL MINING TECHNOLOGY
Vol. 22No. 6 ( Series No. 139)
December 2017
评论0
最新资源