玻璃钢锚杆扭转性能及锚固参数研究

摘要

本文玻璃钢锚杆扭转性能及锚固参数研究为课题，以理论分析为主，研究玻璃钢锚杆的抗扭破坏规律及锚杆在弹性围岩体锚固长度的探究与分析，并对其进行现场试验的验证和数值模拟的分析验证，取得以下研究结论:
　　1、在玻璃钢锚杆在玻璃钢锚杆在煤岩巷道的支护中，发现其抗扭性能相比与传统螺纹钢锚杆较差，当施加扭矩过大使其锚固性能失效，因此需要研究玻璃钢锚杆的破坏规律，基于玻璃钢锚杆理想化看作圆杆的状态下的假说，在建立玻璃钢锚杆的抗扭转力学模型的基础上，分析锚杆的抗扭力矩M与玻璃钢锚杆由于扭转而产生变形单位轴线长度的相对扭转角θ的关系及变化趋势，在经过对锚杆扭转破坏的研究中发现，在给玻璃钢锚杆施加扭矩为0-45N·m，玻璃钢锚杆扭转力矩M与单位轴线长度的相对扭转角θ的关系式θ=2M/πGr4。
　　2、根据锚杆的受力特征，首先，建立了围岩—锚杆的力学模型，根据模型各种位移的分布，分析各种位移的之间的关系，从而得出支护前后的位移解析式。然后，对锚杆支护前后的各种能量关系进行分析，利用能量守恒原理，围岩在没有支护前所释放总能量，等于围岩在锚杆支护后各种能量的总量。最终，确定了锚杆锚固长度理论公式，分析研究了极限锚固长度的影响因素与规律。
　　由于玻璃钢锚杆相比于传统的螺纹钢锚杆具有许多优点:质量轻、容易切割、不产生火花、成本低等，但是玻璃钢锚杆在实际应用中常发生锚固失效现象，研究锚杆锚固失效的原因和提高锚杆锚固能力是当前现场生产实践中需要迫切解决的重要课题。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状及技术水平

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究水平

1．3 主要存在的问题

1．4 主要研究内容

1．5 研究方案

1．6 研究技术路线

1．7 本章小结

2 玻璃钢锚杆扭转破坏规律分析

2．1 引言

2．2 玻璃钢锚杆种类及各施工工艺

2．2．1 楔缝式玻璃钢锚杆

2．2．2 钢套式玻璃钢锚杆

2．2．3 销钉锚头玻璃钢锚杆

2．3 锚杆抗扭性能的分析

2．3．1 预紧力与扭转力矩的关系

2．3．2 玻璃钢锚杆的假说

2．3．3 锚杆的扭转变形时剪应力的分析

2．3．4 锚杆扭转变形时扭转应力的分析

2．4 玻璃钢锚杆的脆性破坏

2．4．1 现场试验

2．5 FLAC3D数值模拟试

2．5．1 玻璃钢锚杆数值模拟试验的建模与分析

2．5．2 计算模型与网格划分

2．6 本章小结

3 锚杆在弹性围岩体锚固长度的探究与分析

3．1 引言

3．2 锚杆轴应力分布

3．3 围岩—锚杆力学模型位移分布

3．3．1 围岩—锚杆力学模型各位移的计算

3．4 能量法分析力学模型

3．4．1 W(Px)的关系表达式

3．4．2 W(F)的关系表达式

3．4．3 W(τD)的关系表达式

3．5 讨论

3．5．1 在不同剪切强度K情况下的影响

3．5．2 在不同围岩位移U情况下的影响

3．5．3 在不同长度L的锚杆情况下的影响

3．6 本章小结

4 锚杆在弹性围岩体中其数值模拟研究

4．1 引言

4．2 数值模拟软件的选择

4．2．1 FLAC 3D简介

4．2．2 FLAC 3D中锚杆的轴向特性

4．2．3 界面模拟

4．3 FLAC 3D力学模型的建立

4．3．1 计算模型与网格划分

4．3．2 数值模拟的结果

4．4 本章小结

5 结论

5．1 本文所获得的重要结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要的科研成果