采矿与安全工程学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (4): 768-778.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2024.0402

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新型端部镦粗锚杆抗拔试验及数值模拟研究

张晋玮1,郑宏1,张珣2   

  1. 1. 北京工业大学城市建设学部,北京 100124;2. 北京建工集团有限责任公司,北京 101117
  • 出版日期:2025-07-15 发布日期:2025-07-15
  • 通讯作者: 郑宏,E-mail: hzheng@whrsm.ac.cn ,Tel: 13653434444
  • 作者简介:张晋玮(1999— ),男,山西省临汾市人,研究生,从事岩石工程与计算岩土力学方面的研究。
  • 基金资助:
     国家自然科学基金项目(52130905,52079002)

Experimental and numerical study on the pull-out resistance of a new type of end-upset rock bolt

  • Online:2025-07-15 Published:2025-07-15

摘要: 为了提高锚杆抗拔力,研发了一种新型端部镦粗锚杆,镦粗部分能够显著提高侧摩擦面积,且受拉时端部与注浆体发生自锁。通过对新型锚杆和传统锚杆开展现场拉拔试验以及数值模拟分析,进一步揭示水泥强度、孔径、锚固长度和孔径等因素下新型锚杆的拉拔性能和锚固机理。试验结果表明,在黄土和煤矸石场地下传统和新型锚杆的破坏模式均为第二界面破坏,但破坏程度不同。新型锚杆可不同程度地降低对场地、水泥强度、孔径等条件的依赖,并且加设对中装置后抗拔力提升效果更为显著。采用颗粒流软件PFC2D研究了新型锚杆和传统锚杆的应力和破坏特征。模拟结果表明,拉拔过程中新型锚杆相较传统锚杆能够承担更大的应力,峰值应力增加幅度超过40%。新型锚杆端部水泥和土体内的应力显著高于传统锚杆,镦粗部分通过挤压水泥和土体能够显著提高新型锚杆的抗拉力。通过对比不同模型预测新型端部镦粗锚杆的Q-S曲线的有效性,其中指-幂函数模型能够更好描述新型端部镦粗锚杆的力学特性。

关键词: 新型端部镦粗锚杆, 抗拔力, 荷载-位移曲线, 现场拉拔试验, PFC2D

中图分类号: