高预紧力锚杆破断及其控制的宏观力学机制研究

来源期刊：煤炭科学技术2019年第1期

论文作者：刘金海 孙浩 张治高 毛怀昆 徐波 高林生

文章页码：91 - 96

关键词：锚杆破断;预紧力;预紧力矩;力学机制;围岩控制;

摘    要：针对高预紧力锚杆易破断问题,采用现场调研、理论分析方法,分析了破断锚杆断口与杆体形态和井下高预紧力锚杆受载类型及受力状态,研究了锚杆预紧力与预紧力矩的关系,建立了侧向扭转载荷、轴向拉伸载荷和横向剪切载荷复合作用下的锚杆受力模型,揭示了预紧力矩对锚杆横截面切应力及周边主应力的影响,结合第三强度理论分析了多种类型载荷复合作用下高预紧力锚杆破断的力学机制,并提出了控制高预紧力锚杆破断的力学机制与对策。研究结果表明:井下服役中的锚杆既可能承受较大的单一类型载荷,也可能承受多种类型载荷的复合作用;锚杆预紧力与预紧力矩呈正比,与螺母-托盘之间的摩擦系数呈反比;扭转、拉伸、弯曲复合作用下锚杆横截面周边最大主应力与预紧力矩呈正相关;承受扭转、拉伸、弯曲复合作用是高预紧力锚杆破断的主要原因,其中高预紧力矩影响着锚杆横截面周边主应力状态,并促使受力状态满足强度条件;从减少锚杆延伸量、避免岩层错动影响和降低预紧力矩等方面采取相应措施有助于控制高预紧力锚杆破断。