高预紧力应力均布型锚杆在静-动载作用下的力学响应

来源：中国安全科学学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：侯俊领, 李垂宇, 黄童李, 袁琳, 刘世阳, 黄平

单位：1 安徽理工大学 土木建筑学院,安徽 淮南 232001；2 攀枝花学院 四川 攀枝花 617001；3 安徽理工大学 矿业工程学院,安徽 淮南 232001；4 淮南矿业(集团)有限责任公司,安徽 淮南 232001

摘要：为解决因深部采动巷道强采动应力影响导致锚杆断锚、失锚现象发生的问题,有效提高锚杆预紧力,设计一款可施加高预紧力的应力均布型锚杆,综合采用理论分析、静载拉拔和落锤冲击试验、数值计算以及数字散斑相关法(DIC)等研究锚杆静载拉拔过程中载荷-位移分布特征,得到锚杆应力集中位置;采用Ansys数值模拟落锤冲击试验和霍普金森压杆(SHPB)冲击试验,研究锚杆在动载作用下的力学响应特征。研究结果表明:普通锚杆螺母螺纹变形沿着远离挤压面轴向呈指数降低,应变集中在螺纹前3圈,应力均布型锚杆可实现螺纹应变协调,力学环境良好;锚杆轴力变化分为上升区、震荡区、稳定区,当落锤冲量相同时,应力均布型锚杆可将冲击力降低为原来的64%,降低锚杆轴力振幅频率;应力均布型锚杆可降低应力波波形变化幅度及频率。该研究成果在朱集矿、潘二矿、丁集矿等深部巷道应用,锚杆未见断锚现象,对巷道围岩控制效果较好。

关键词：预紧力,应力均布型锚杆,静载,动载,力学响应,数字散斑相关法(DIC),锚杆破断,落锤冲击,霍普金森压杆(SHPB)

基金资助：深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室开放基金资助(SKLMRDPC19KF03)