采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (3): 567-575.doi: 10.13545 /j.cnki.jmse.2021.0249
郝阳，吴宇，张凯，李盼，孟庆彬
1. 中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学 力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；3.安徽理工大学 力学与光电物理学院，安徽 淮南 232001
摘要：
基于锚固系统振动特性的锚杆轴力动力无损检测技术在理论、试验及应用取得一定进展，然而，现场应用中存在频谱曲线不够平整光滑、特征点难以识别的问题，给轴力分析造成困难，其关键原因在于影响锚固系统振动特性的参数尚不明确。鉴于此，首先分析轴力、锚固段黏结刚度、托盘和围岩接触刚度与锚固系统一阶固有振动频率的关系，得到以上参数对频谱曲线的影响；然后分析不同激振方式下锚杆的振动特性，得到最优激振方式，提出现场锚杆轴力无损检测流程；最后在现场进行工业性试验，验证参数分析后的轴力与一阶固有频率的关系。研究结果表明：锚固系统一阶固有频率随轴力增大变化最敏感，无损检测轴力分析中应当建立其与一阶固有频率之间的关系，一阶固有频率取值范围在0~2 000 Hz，树脂黏结等效刚度、托盘等效弹簧刚度与一阶固有频率表现为非线性正相关，随着树脂黏结等效刚度、托盘等效弹簧刚度的大小不断增大，系统的一阶固有频率逐渐表现为对数关系；振动最优激振选取为2 000 g带硬塑料头的刚性小锤进行激振，能够激发出法向激振力为20～25 N的振动，此时频谱曲线较为光滑平整，易于识别；现场锚杆轴力动力无损检测结果表明，锚杆实时轴力与一阶固有频率可以用对数关系来表达。
中图分类号:
