预应力全长注浆锚索受力特征及工程应用

摘要

为研究预应力全长注浆锚索在围岩加固方面相对于端锚锚索的优势,基于中性点理论,分析锚索轴力、剪应力分布特征;建立全长注浆预应力锚索力学模型,推导巷道围岩任一点在弹性、弹塑性及塑性状态下表面位移解析解;研究预应力全长注浆锚索对围岩径向及切向变形的控制作用;以晋城煤业集团有限公司某矿33042巷9号联络巷为工程背景,分析未受采动影响及采动影响下常规锚索及预应力全长注浆锚索支护效果。研究结果表明:靠近巷道表面围岩,围岩变形大于锚索,锚固体表面剪应力指向巷道自由面,在围岩深部,围岩变形小于锚索,锚固体剪应力指向围岩深处,两侧剪应力相反,锚固体轴向拉力沿锚索长度方向呈曲线变化,且在中性点处最大;在未受采动影响下,普通锚索与预应力全长注浆锚索支护巷道变形趋势相同,巷道开挖初期变形剧烈,之后趋于平缓,锚索受力均匀、工作状态平稳,预应力全长注浆锚索相比端锚锚索能够减少顶底板移近量50%;采动影响期间,预应力全长注浆锚索支护下,顶底板移近量和两帮移近量分别比端锚锚索减少21.1%和22.1%,锚索受力普遍增加,且变动不大,未出现锚索破断现象;预应力全长注浆锚索相较于端锚在围岩径向及切向变形控制方面具有明显优势且能够很好地解决复合顶板巷道受剪切作用导致锚索破断的问题。