声激励锚杆轴力监测装置设计原理与方法研究

发布时间：2017-12-07 19:37

  本文关键词：声激励锚杆轴力监测装置设计原理与方法研究

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【摘要】：本文旨在研究一种锚杆轴力监测装置。锚杆支护作为岩土锚固技术的重要方式,由于其对巷道围岩的强化,显著提高了围岩的稳定性,加上它具有支护成本低、劳动强度低、明显改善作业环境和安全生产条件等优点,目前已成为世界各国矿井巷道的主要支护形式,同时也广泛应用在边坡稳定、深基坑维护、隧道及洞体支护、坝基桥基锚固等工程中。随着时间的推移,由于矿物的不断开采、地质条件的变化等因素,围岩的稳定性会发生改变,进而造成锚杆锚固失效,引起巷道的坍塌,这就需要及时的调整支护设计,以适应变化的围岩条件,因此对锚杆支护的质量进行监测成为关键,其中对锚杆的轴力监测是非常重要的内容。在分析了国内外锚杆轴力监测装置的现状后,本文根据目前监测装置的不足,提出了一种利用声激励对锚杆轴力进行无损监测的装置和方法,即利用声固耦合和声谱分析,通过人耳来听取声音的大小和频率,来判断锚杆所承受轴力的大小。首先理论分析,为实现对锚杆轴力的监测,根据含有预应力的端锚锚杆的受力状态,从薄板的振动理论和预应力与模态的关系理论进行了分析,辅以声学部分的相关理论,为监测原理的实现奠定了理论基础。然后提出方案,为实现锚杆轴力的监测,根据锚杆的应用特点和应用场合,设计出了三种方案模型,分别对三种方案在力学、模态和声场进行了计算和分析,得出了方形锚杆轴力监测装置为最佳方案。最后分析组成部件,为研究监测装置的各组成零部件的参数对性能的影响,对支撑柱进行了压杆稳定性的计算,对压板的厚度变化,承载体的尺寸变化,共振板的厚度、尺寸、材料的不同,分别进行了详细的计算和分析。本文提出了一种利用声激励实现锚杆轴力监测的装置和方法,首先在理论上进行了分析,实现了监测原理在理论上的可行性研究;然后使用ANSYS和Virtual.Lab Acoustics软件进行仿真计算,从模拟仿真的方面进行分析,仿真计算的结果满足设计要求,所以研究表明该方法可行有效。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD353.6

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本文编号：1263563