地下工程微观NPR锚杆钢静力拉伸及锚固抗剪力学特性
陶志刚1
任树林1
何满潮1
夏敏2
1.中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京1000832.北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083
摘要：资源开采和地下空间建设逐渐向深部发展,给深部围岩支护体系带来了新的挑战,研发具有高强高韧、超强吸能、可施加高预紧力的围岩支护材料势在必行.基于此,自主研发了一种高强度、高延性,具有微观负泊松比效应的锚杆钢新材料,又称微观NPR(Negative Poisson's Ratio)材料,这种材料可以被用于加工成锚杆、钢筋、锚索、钢带等多种类型的工程应用材料.重点针对微观NPR锚杆钢的锚固剪切力学特性进行实验研究,介绍了 PR(Poisson's Ratio)材料、宏观NPR结构和微观NPR材料的基本概念及研发历史;开展微观NPR锚杆钢和普通PR锚杆钢的静力拉伸及锚固剪切实验;对比分析微观NPR锚杆钢的破坏形态、拉伸力学性能以及锚固抗剪力学特性.实验结果表明,在静力拉伸条件下,相较于普通锚杆钢,微观NPR钢拉伸曲线无屈服平台,具有恒阻大变形的准理想弹塑性特征,大大提高了锚杆材料的强度和变形性能,且其拉伸过程中均匀变形,破断后基本无颈缩;在锚固剪切实验条件下,加锚节理岩体在剪切荷载作用下具有显著的延性破坏特征,有效改善了无锚固节理岩体脆性破坏现象,微观NPR锚杆钢所能提供的抗剪强度远高于普通锚杆钢,并且其承受横向剪切变形能力是普通锚杆钢的2.5倍以上.实验证明微观NPR锚杆钢能够很好的平衡金属材料高强度和高延性的矛盾,极大提升了锚杆钢抗拉、抗剪能力,从材料本质上实现了锚杆的大变形超强吸能特性.
关键词：深部地下空间微观NPR钢能量吸收特性锚固抗剪实验特性静力拉伸特性
分类号：TD353.6(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(41941018)次青藏高原综合科学考察研究资助项目(2019QZKK0708)
论文发表日期：2022-02-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 683-694 )
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