冲击载荷下锚杆-围岩结构冲击失效机制的数值分析

发布时间：2019-01-29 00:33

【摘要】：针对冲击地压造成大量锚杆支护结构破坏问题,采用动力数值计算方法,研究冲击载荷作用下锚杆-围岩的动力耦合作用与破坏机制。结果表明:(1)冲击载荷作用下锚杆与围岩振动存在明显的"时差效应",导致锚杆与围岩非同步振动,致使锚固剂承受动态剪切作用。随着锚固长度的增加锚杆与围岩的振动呈同步趋势,削弱了振动"时差效应"引起的锚固剂剪切作用,有效避免锚杆的脱粘滑移失效;(2)随着冲击速度的增大,"时差效应"导致锚杆锚固剂承受动态剪切作用被覆盖,锚杆的破坏失效模式由脱粘或杆体屈服断裂转变为锚杆与围岩统一破坏模式;(3)当冲击载荷频率接近锚固围岩体固有频率时,冲击载荷引起锚杆与围岩共振,锚杆与围岩同步振动速度幅值显著增大,可在相对较低的冲击速度下造成锚杆与围岩整体失效。远离锚固围岩体的固有频率对锚杆-围岩动力相互作用影响较小。
[Abstract]:In view of the failure of a large number of bolting structures caused by impact ground pressure, dynamic numerical calculation method is used to study the dynamic coupling action and failure mechanism of bolt-surrounding rock under impact load. The results show that: (1) the vibration of anchor rod and surrounding rock under impact load has obvious "time difference effect", which leads to the asynchronous vibration of anchor rod and surrounding rock, and causes the anchoring agent to bear dynamic shear action. With the increase of anchoring length, the vibration of anchor rod and surrounding rock shows a synchronous trend, which weakens the shear effect of anchoring agent caused by vibration "time difference effect" and effectively avoids the debonding slip failure of anchor rod. (2) with the increase of impact velocity, the "time difference effect" causes the anchoring agent to be covered by dynamic shear action, and the failure mode of the bolt is changed from debonding or yielding fracture of the bolt body to the unified failure mode of the bolt and surrounding rock. (3) when the frequency of impact load is close to the natural frequency of surrounding rock body, the impact load causes resonance between anchor rod and surrounding rock, and the amplitude of synchronous vibration velocity between anchor rod and surrounding rock increases significantly. Under relatively low impact velocity, the bolt and surrounding rock can fail as a whole. The natural frequency far away from anchoring rock mass has little effect on the dynamic interaction between anchor rod and surrounding rock.
【作者单位】： 辽宁工程技术大学力学与工程学院;辽宁工程技术大学冲击地压研究院;辽宁大学;辽宁工程技术大学;
【基金】：国家自然科学基金资助(51404131) 辽宁省煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心开放基金(LNTU15KF11)
【分类号】：TD324.2

【参考文献】

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本文编号：2417463