测力锚杆力学模型分析

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锚杆的力学作用

锚杆的力学作用

锚杆的力学作用锚杆是一种常用的地质支护材料,它在土壤或岩石中发挥着重要的力学作用。

锚杆的力学作用涉及到材料的力学性能、结构的稳定性以及外部荷载的作用等多个方面。

本文将从锚杆的力学特性、力传递机制以及力学作用的影响因素等方面进行探讨。

锚杆的力学特性对于支护结构的稳定性至关重要。

锚杆一般由高强度材料制成,例如钢材等。

这种材料具有较高的抗拉强度和抗剪强度,能够承受较大的拉力和剪力。

锚杆的力学特性决定了它能够承受的力量大小,从而保证了支护结构的稳定性和安全性。

锚杆的力传递机制是锚杆力学作用的重要方面。

在锚杆的力学作用过程中,力量主要通过摩擦力和粘结力来传递。

锚杆与土壤或岩石之间的摩擦力可以通过锚杆与周围土体的接触面积和土体的抗剪强度来计算。

而锚杆与周围土体之间的粘结力则是通过锚杆材料与土体之间的粘结性能来实现的。

这种力传递机制保证了锚杆能够有效地将外部荷载传递到土壤或岩石中,使之得到支撑和固定。

锚杆的力学作用还受到一些因素的影响。

首先是土壤或岩石的力学性质。

不同的土壤或岩石具有不同的力学性质,例如抗剪强度、抗拉强度等。

这些性质会直接影响到锚杆与土壤或岩石之间的力学作用。

其次是锚杆的设计和施工质量。

合理的锚杆设计和施工质量能够保证锚杆的力学性能和结构的稳定性。

最后是外部荷载的作用。

外部荷载的大小和方向会直接影响到锚杆的受力状态和力学作用。

因此,在锚杆的设计和使用过程中,需要充分考虑这些因素的影响。

锚杆在土壤或岩石中发挥着重要的力学作用。

锚杆的力学特性、力传递机制以及力学作用的影响因素等方面都需要充分考虑。

只有在合理的设计和施工条件下,锚杆才能够发挥其有效的力学作用,为工程结构的稳定性和安全性提供坚实的支撑。

锚杆、锚索杆体力学性能测试研究

锚杆、锚索杆体力学性能测试研究
1 5 0 0 J l I 一 2 0 。此 试 验 机 的工 作 条件 是 室 温 1 0 ~ 3 5 范 同内, 最 大 试验 力 1 5 0 0 k N, 试 样 的夹 持 长度 2 2 0
q b 2 { } n l l l l 右旋 螺纹铺杆朴怍 M{ ; 3 3 5 7 0 0 5 0 0
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I n l n ,托 仲钳 L J 问最 大距 离 9 0 0 m m,试样 』 J u 持 范 1 3 ~ q , 2 8 F i l m, 试样 的夹 持方 式 为液 压 夹持 , 位 移等
液伺服 铜绞线 万能试验机 对锚杆 、 锚 索的 力学性 能进行测 试。 由测试结 果可知 : 左旋 无纵筋螺纹 钢锚杆 屈服
强 度 符 合 材 质 为 MG 3 3 5钢 材 的 标 识 , 锚索所 采用的钢绞线 大于 3 5 %的 国 标规 定 , 均 满 足 支护 要 求 、
关键词 : 锚 索 力 学 性 能 试验 中 图分 类 号 : T D 3 5 3
试样 , 观 察 试样 断 r 1 形状 , 汁算 得 到 断后 仲 【 乇 率、 验 机 两 尖头 问 自由长度 应 足够 ,以使 试样 原 始标距 的标记 j 最 近 火头 问j 旧离 小小于 x / S Il 试样 断 裂后
作者 简 介 : 严 书政 ( 1 9 8 L 卜 ) , 男, 湖北 宜 昌人 , 本科 , 采 矿助理 工程 师, 现 任 山 西辰诚 建设 工程 有限公 司科 员, 研 究方 向为煤 矿矿 建
速 率控 制 范 同 0 . 5 ~ 5 0 mm / m i n 。

锚杆工况监测新技术——测力锚杆

锚杆工况监测新技术——测力锚杆

>日锚杆工况监测新技术——测力锚杆鞠文君(煤炭科学研究总院北京开采研究所,北京100013)摘要:本文介绍了一种监测锚杆工作状况的新技术,即应用新研制的应变式测力锚杆,全过程监测锚杆工作状态下杆体的应变及受力变化。

并介绍了CM一200型测力锚杆的结构、性能及在工程中的应用情况。

关键词:全长锚固;工况监测;测力锚杆13I言安全监测在岩土工程中占有十分重要的地位。

锚杆(索)加固是岩土加固的重要形式,其中,以黏结锚固式锚杆应用最多,黏结锚固式锚杆按其锚固形式一般分为端头锚固、全长锚固两种形式。

全长锚固锚杆对于加固松软岩层、土层等十分有效,近年来,在矿山坑道、交通隧道、深基坑加固等岩土工程中得到了广泛应用。

对于端头锚固锚杆,其自由段工作阻力相等,用置于锚孔外的盘式锚杆测力计或与锚杆串联的钢筋计即可监测锚杆的工作阻力。

但对于全长锚固锚杆,与端锚锚杆不同,其杆体各段受力不等,用锚杆测力计无法测得其工作状况,而锚杆工况的监测,对于研究全长锚固锚杆机理、校核工程设计、检测施工质量、监测工程安全都有十分重要的意义。

2CM一200型测力锚杆2.1基本原理CM一200型测力锚杆采用了广泛应用于工程检测中的电阻应变原理,以电阻应变片作为敏感元件,将电阻应变片与测力锚杆的杆体黏结在一起,当测力锚杆受力变形时,应变片的电阻值也相应变化。

因此,通过接收仪表测量应变片的电阻变化,即可得出杆体的应变值,进而换算出杆体的应力值。

2.2系统构成CM一200型测力锚杆系统主要由杆体、保护接头、多通道静态电阻应变仪、连接导线等几部分组成。

(1)杆体。

杆体采用螺旋形变形钢筋,要预先进行调质处理。

为了埋植电阻应变片和引线,在杆体全长对称开2个槽,如图I所示。

根据实际应用需要,沿杆体布置12片应变片作为测量片,每2片组成I对。

这样布嚣应变片,可以测出杆体各段的轴向载荷和弯矩。

崖图1杆体结构不意(2)接收仪表。

选用煤矿井下专用的YJK4500型多通道静态电阻应变仪。

锚杆实验报告

锚杆实验报告

锚杆实验报告锚杆实验报告引言:锚杆是一种常用于土力学和岩土工程中的支护技术,通过将锚杆固定在地下岩层或土壤中,以增加地基的稳定性和承载力。

本实验旨在通过对锚杆的力学性能进行测试和分析,探讨其在工程中的应用。

一、实验目的本实验的主要目的是通过测量锚杆的抗拉性能,了解其在不同条件下的变形特性和破坏机理,为工程设计和施工提供依据。

二、实验装置和方法1. 实验装置:本实验采用了一台电子拉力试验机、一根标准锚杆和相应的测量仪器,如应变计和位移计等。

2. 实验方法:首先,将锚杆固定在拉力试验机上,并通过调节试验机的拉力控制装置,施加不同程度的拉力。

然后,利用应变计和位移计等测量仪器,记录锚杆在不同拉力下的应变和位移数据。

三、实验结果分析1. 锚杆的拉伸性能:根据实验数据,绘制出拉力与应变之间的曲线图。

从图中可以看出,随着拉力的增加,锚杆的应变也随之增加。

当拉力达到一定阈值时,锚杆开始出现塑性变形,即应变增加速度明显加快。

2. 锚杆的破坏机理:通过观察实验过程中的现象和数据,可以得出以下结论:(1)在拉力较小的情况下,锚杆主要发生弹性变形,即拉力消失后能够恢复原状。

(2)当拉力达到一定阈值时,锚杆开始发生塑性变形,即拉力消失后无法完全恢复原状。

(3)当拉力进一步增加时,锚杆可能会发生破坏,出现断裂或塑性变形过大等情况。

四、实验结果的应用1. 工程设计:根据实验结果,可以对工程设计中的锚杆使用进行优化和改进。

例如,在选择锚杆的材料和尺寸时,可以根据实验数据确定其承载能力和变形特性,以保证工程的安全性和可靠性。

2. 工程施工:实验结果还可以指导工程施工中的锚杆安装和固定。

通过了解锚杆的破坏机理和变形特性,可以合理选择施工方法和工艺,减少工程风险和成本。

结论:通过对锚杆的实验测试和分析,我们可以了解其在不同条件下的力学性能和破坏机理。

这些实验结果对于工程设计和施工具有重要意义,可以为相关工程提供科学依据和技术支持。

锚杆实验报告

锚杆实验报告

锚杆实验报告锚杆实验报告引言锚杆是一种常用的地下工程支护材料,广泛应用于岩土工程、矿山工程等领域。

本报告旨在对锚杆进行实验研究,探讨其在地下工程中的力学性能和应用效果。

一、锚杆的概述锚杆是一种通过预埋在地下岩体或土体中,利用其自身的抗拉能力和与周围地层的摩擦力来增强地下工程的稳定性和承载能力的一种支护材料。

锚杆的结构通常由钢筋、注浆材料和锚固装置组成。

二、锚杆的力学性能1. 抗拉性能锚杆的抗拉性能是其最主要的力学性能之一。

实验中,我们选取了不同直径和材质的锚杆进行拉力试验。

结果表明,锚杆的抗拉能力与其直径和材质密切相关。

直径较大的锚杆具有更高的抗拉能力,而材质较好的锚杆则具有更好的抗拉性能。

2. 抗剪性能除了抗拉性能,锚杆的抗剪性能也是其重要的力学性能之一。

为了研究锚杆的抗剪能力,我们进行了剪切试验。

结果显示,锚杆在受到剪切力作用时,能够有效地抵抗剪切破坏,进一步增强地下工程的稳定性。

三、锚杆的应用效果1. 地下工程支护锚杆作为一种有效的地下工程支护材料,已经广泛应用于隧道、地铁、坑道等工程中。

通过实验观察和数值模拟,我们发现,锚杆能够有效地分散和传递地下工程的荷载,保证工程的稳定性和安全性。

2. 岩体加固岩体加固是锚杆应用的另一个重要领域。

通过在岩体中安装锚杆,能够增加岩体的整体强度和稳定性,减少岩体的位移和变形。

实验结果表明,锚杆在岩体加固中具有显著的效果,能够有效地提高岩体的抗剪能力和承载能力。

结论通过本次锚杆实验,我们深入了解了锚杆的力学性能和应用效果。

锚杆作为一种重要的地下工程支护材料,具有良好的抗拉和抗剪性能,能够有效地增强地下工程的稳定性和承载能力。

此外,锚杆还在岩体加固方面发挥着重要作用。

我们相信,在未来的工程实践中,锚杆将继续发挥其重要的作用,为地下工程的安全和可持续发展做出贡献。

框架锚杆数值模型分析

框架锚杆数值模型分析
βH 简化破裂面
a)
H
H1
T H2
T+dT
dx
b)
简化破裂面上、下两部分高度:
H 1 = H − H 2 0 ϕ H 2 = 0.3H tan 45 + 2
因此,活动区锚杆的长度
La
为:
当0 p z ≤ H 1时 La = 0.3H H −z La = 当H 1 p z ≤ H时 ϕ tan 45 0 + 2
?????????????????????????????????????????????????????????????b?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????b??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????b???????????????????????????????????????????????0333022433433433324323333223122033022201122343332232333223222132122221120220111213322322211212221121121661111211166111111121116611111112rriaimlllllililmlllilmlrrriaimlllilmllllllililmlllilrriaimlmlllilmlllllilil???????????????????????????????根据图中的相关指标代入式中后即可求出m1m2m3得到框架柱的支点锚杆处弯矩后即可绘出弯矩图求出框架梁各截面剪力各支反力

关于锚杆本构及其数值模拟分析总结与思考

关于锚杆本构及其数值模拟分析总结与思考

纯拉:
纯拉
何礼理
纯剪 拉剪
PILE
耦合
(1)塑性之前(OA 段),杆体拉力随着 拉应变的增加而线性增长; (2)屈服后,杆体 轴力保持不变(AB 段);(3)当杆体的应变大于拉断破坏 应 变时,锚杆拉断,杆体拉力变为(BC 段)。
6
纯剪:
(1)在杆体受到的剪力达到抗剪极限 能力之前,其剪力随着剪 切位移的增 加而线性增加(OA 段); (2)当杆体达到剪切 极限受力状态 时,杆体产生剪断破坏。
拉剪耦合:
纯剪: 拉剪耦合:
栾恒杰
拉剪
曹艳伟
PILE
6
耦合
蒋宇静
二、 关于 FLAC3D 中材料及结构单元二次开发的思考
(1) 深部巷道二次开发锚杆、锚索、锚网索支护稳定性控制模型 上述文献[1-9]对 FLAC3D 锚杆单元抗拉、抗剪、拉剪耦合方面二次开发及破断理论进行了详 细阐述,并在模拟实际工程取得良好效果。支护与围岩形成的相互协调的承载共同体是巷道围 岩控制的核心,但是目前文章[1-18]仅仅是对锚杆、锚索支护结构单元自身进行研究,一是缺乏 对恒阻吸能、恒阻大变形锚杆单元结构进行二次开发;二是缺乏二次开发锚杆单元与原结构单 元在静态围岩应力场对比、动态应力场演变规律量化分析、函数拟合,静态围岩位移场对比、 动态位移场演变规律量化分析、函数拟合;三是缺乏二次开发锚网索单元耦合与原结构单元在 静态围岩应力场对比、动态应力场演变规律量化分析、函数拟合,静态围岩位移场对比、动态 位移场演变规律量化分析、函数拟合,从而形成动、静应力作用下深部巷道二次开发结构单元 锚杆、锚索、锚网索支护稳定性控制模型。 围岩应力场稳定是巷道稳定的基础,国内外研究学者对围岩应力场演变进行了深入研究, 其研究现状如下: Antonio, B.[19]对深部隧道围岩应力场进行深入研究,通过围岩应力和位移变化揭示应力场 演变规律;Mohammad, R.Z.[20]研究了深部隧道围岩内弹塑性分区,对塑性损伤区给出了应力和 位移的解析解;Srisharan, S.[21]将深部煤矿巷道围岩简化为等效连续体,并使用离散元法对围岩

矿用锚索锚杆测力计算公式

矿用锚索锚杆测力计算公式

矿用锚索锚杆测力计算公式引言。

矿用锚索锚杆是矿山工程中常用的一种支护材料,它能够有效地支撑和固定岩石和土体,保证矿山工程的安全和稳定。

在矿用锚索锚杆的设计和使用过程中,测力是非常重要的一环,它能够帮助工程师们了解锚索锚杆的受力情况,从而保证其安全性和可靠性。

本文将介绍矿用锚索锚杆测力计算公式,帮助读者更好地理解和应用这一重要的工程技术。

一、矿用锚索锚杆的受力分析。

矿用锚索锚杆在使用过程中会受到各种力的作用,包括拉力、压力、剪力等。

为了保证锚索锚杆的安全使用,需要对其受力情况进行分析和计算。

一般来说,矿用锚索锚杆的受力分析包括静力分析和动力分析两个方面。

静力分析主要是针对锚索锚杆受静力作用时的受力情况进行分析,而动力分析则是针对锚索锚杆在地震、爆破等动力荷载作用下的受力情况进行分析。

在本文中,我们主要关注矿用锚索锚杆在静力作用下的受力分析。

二、矿用锚索锚杆测力原理。

矿用锚索锚杆的测力原理是基于胡克定律,即拉伸应变与拉力成正比。

当锚索锚杆受到拉力作用时,会产生相应的应变,通过测量应变值就可以计算出锚索锚杆所受的拉力。

一般来说,矿用锚索锚杆的测力原理可以分为两种类型,即应变测力和压力测力。

应变测力是通过应变片或应变计等传感器来测量锚索锚杆的应变值,然后通过胡克定律计算出其受力情况;压力测力则是通过压力传感器来直接测量锚索锚杆所受的拉力。

三、矿用锚索锚杆测力计算公式。

在进行矿用锚索锚杆的测力计算时,需要根据具体的受力情况选择合适的计算公式。

一般来说,矿用锚索锚杆的测力计算公式可以分为静力计算公式和动力计算公式两种类型。

静力计算公式主要是针对锚索锚杆在静力作用下的受力情况进行计算,而动力计算公式则是针对锚索锚杆在动力荷载作用下的受力情况进行计算。

下面我们将分别介绍这两种类型的计算公式。

1. 静力计算公式。

矿用锚索锚杆在静力作用下的受力计算公式一般可以表示为:F = A ×σ。

其中,F表示锚索锚杆的拉力,A表示锚索锚杆的横截面积,σ表示锚索锚杆的应力。

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变 化 ,应 变增 量 的大小 与测 点 的应力成 正 比 。 由静
{ [2n ( p) + dt A+ d 仪 测 出应变 增量 ,应 变增量 乘 以标定 系
数 ,即为该 点此次 测量 的应 力值 。每对 应 变 片 的
式 中 ,F为 预 紧 力 ;d 为 螺 纹 中径 ;A 为 螺 纹 升 角 ;P 为螺 纹 当 量摩 擦 角 ;d 为 螺母 支 撑 面平 均
Fe r a 2 08 bu r y 0
测力锚 杆 力 学模 型 分析
吴 志 刚
( 煤炭科学研究总院 开采设计研究分 院,北京 10 1 ) 0 0 3
[ 摘
矩作 用 。
要]
给 出巷道支护 中测力锚杆 的力 学模 型,指 出测力 锚杆实 际应用 中主要承 受拉力 、扭 测力锚杆;力学模 型 ;扭矩 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]10 —2 5 (0 8 1 0 30 0 662 2 0 )0 - 1-2 0
母施 加扭 矩 ,锚杆 受到 扭矩 的作 用 ,可 以认 为测 力
是通过 测力锚 杆 来实现 的。测 力锚杆 能够 为锚 杆支 护设 计提供 科学 的依 据 ,即实测 的锚 杆应 力 是确定 支护 强度 的重要 依据 。按 照动态 信 息设计 法 ,锚杆 支护 初步设 计完 成后 ,根 据监测 结 果验证 或修 改初
A b t a t A c a i smo lo y a o ty b l wa ie nd i wa ho h td n mo er otmanl e rt n in a d tr u sr c : me h n c de fd n m mer o t s gv n a t s s wn t a y a m t b l y i y b a e so n o q e i e la lc t n. n r a ppi ai o Ke r y wo ds: dy mo t ot me h n c o e ;tr ue na mer b l; y c a i sm d l o q
的支 护设计 是 否安全 可靠 。
1 测力锚 杆受 力状态 分析 测力锚 杆 是一种 具有 特殊结 构 的测量 锚杆 ,作
锚杆 工作 时 的状态 是拉 伸和扭 转 的变形 ,如 果考 虑 到巷 道顶 板 的高低 不平 以及测 力锚 杆 和钻孔 的不 同 心 ,测力 锚杆 的受 力状 态 比较 复 杂 。
维普资讯
第1 3卷 第 1 ( 期 总第 8 0期 )
20 0 8年 2月
煤 矿 开 采
Co lMi i g Te h o o y a n n c n l g
Vo . 3 N . ( eisNo 8 1 1 o 1 S re . 0)
的计 算公 式 为
F 1
阻应 变仪 等部 分 组 成 。杆 体 选 用特 种 高 强 度 材料 ,
在杆 体两 侧纵 向全 长开槽 ,槽 内埋 植 1 2片 ( 6对 )
= { = 2 n( P) +} d = + {d a A+ — t
L1
应 变片 ,测力 锚杆 受力 后 ,杆体 上各测 点应 变发 生
应 力值 对应相 加取 平均 值 ,即可得 出各 测 点位 置 的 平 均应 力 ,再 乘 以杆体 横 断面积 ,即为该 段杆 体所
直径 ; 为螺母 支撑 面摩 擦 系数 。
取 d/ 0 9 ( d= . 2 d为螺纹外 径 ) ,入=2 5 , .。 P
[ 收稿 日期 ]2 0 0 0 7— 9—1 1 [ 基金项 目]煤炭科学研究总院青年创 新基金资助项 目 ( 06 N 2 20 Q 4 ) [ 作者简 介]吴志刚 (9 6一 ,男 ,山东五莲人 ,硕士 ,工程师 ,主要从事巷道支护安全检测仪器的开发和应 用。 17 )
2 扭矩对 测 力锚杆 的 影响
为普 通锚杆 安装 在巷 道 中 ,但其 杆 体上各 段 的受力
可 以随 时测 取 。 C 2 0型 测 力 锚 杆 根 据 电 阻应 变 M一0
原理 制成 ,主要 由杆 体 、保护 接头 和多通 道静 态 电
通 常拧 紧螺 母 所 需 要 力 矩 为 螺 纹 摩 擦 力 矩 和支 撑 面摩 擦 力矩 之 和 ,计 算螺 母 拧 紧力 矩
步设 计 ,以避免 由于支 护 强度不 足造 成 的安 全隐患 或支 护强 度 过 大 造 成 的 浪 费 。测 力 锚 杆 的观 测 结
果 ,为检验 巷道 锚杆 支护设 计参 数 的合理 性提 供 了
基础资料 ,起到了其他观测手段无法替代的作用 , 测力 锚杆所 测 数据 的准确 与否 ,直 接关 系到所 提 出
锚 杆支 护巷道 工程 监测 中 ,最重 要 的一项 内容
就是锚 杆工况 的监 测 。 目前 国内监测 锚杆 工况 主要
受 轴 向力 _ 。 】 J
束彦波 ,王逢文 _ 等人认 为测力 锚杆安装 3 好后 ,其工作时的受力状态为拉伸及弯曲的组合变
形 。赵海 云 ,侯 朝 炯 等 人 认 为 测 力 锚 杆 工 作 时 受力 状态 为拉 伸 变 形 。测 力 锚杆 成 对 埋 植 应变 片 , 每对 应变 片 的应力值 对应 相加 取平 均值 ,可 以认 为 消 除弯矩 对测 力锚 杆 的影响 。 现 阶段采 用预 紧力 锚杆支 护 方式 中 ,绝 大部分 对螺 母施 加一 定 的扭矩 来实 现预 紧力 的控制 。给 螺
[ 关键词]
[ 中图分 类号]T 36 D 2
M e h nim o e a y i fDy m o e r l c a s M d lAn l ss o na m t y Bot
W U Zhig n —a g
( ol nn rnh, hn ol sac ntue e ig10 1 ,C ia C a MiigBac C iaC a ReerhIstt,B in 0 0 3 hn ) i j
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