锚杆动静耦合力学性能与抗冲机制
王琦1
许硕2
江贝2
刘竞轩2
1.中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,北京 1000832.中国矿业大学(北京)隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室,北京 100083;山东科技大学土木工程与建筑学院,山东青岛 266590
摘要：锚杆支护是深部地下工程常用的围岩控制技术.为对深部复杂条件围岩进行安全控制,需对锚杆施加预应力,同时受到围岩大变形、开采扰动和强冲击等影响,使锚杆处于动静耦合的工作状态.因此,研究锚杆在不同工作荷载状态下的抗冲性能与安全储备对深部地下工程支护设计至关重要.基于此,利用自主研发的锚杆动静耦合力学性能试验系统,开展了现场常用普通锚杆与高强锚杆在0～200 kN初始荷载条件下的动静耦合力学性能试验,明确了锚杆动静耦合力学性能与抗冲吸能特性.结果表明:在冲击能量方面,动静耦合条件下不同锚杆抵抗的冲击能量随初始荷载的增大具有相同的衰减规律.在吸收能量方面,锚杆的吸收总能量未随初始荷载条件改变而显著改变.同时,锚杆单次吸收能量随着初始荷载的增大而增大,导致了锚杆冲击能量显著下降,安全储备降低.在0～200 kN初始荷载条件下,普通锚杆与高强锚杆的冲击能量衰减率最大分别为58.8％、50.0％,二者吸收总能量的均值分别为13.0×104、14.4×104 J,吸能系数随着强度利用率增加均呈现先缓慢、后快速的"阶段性增长"特征.通过综合分析,明确了锚杆动静耦合抗冲吸能机制,提出了锚杆动静耦合强度-能量设计理念,建立了动静耦合条件锚杆预应力"双折线"设计模型,可为深部地下工程动力灾害安全控制提供新思路.
关键词：锚杆支护工作荷载动静耦合冲击能量吸收能量设计理念
分类号：TD353.6(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(U24A2088)国家自然科学基金(42477166)国家自然科学基金(42277174)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2025-12-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 5043-5053 )
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