采矿与安全工程学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (4): 699-708.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2023.0361

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预紧扭矩对锚杆拉伸工况影响实验研究

娄金福,董双勇,杨景贺,原贵阳,刘文举,吴志刚   

  1. 1. 中煤科工开采研究院有限公司,北京100013; 2. 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京100013
  • 出版日期:2024-07-15 发布日期:2024-07-13
  • 通讯作者: 娄金福,E-mail: safeguard007@126.com Tel: 010-84263129
  • 作者简介:娄金福(1982— ),男,山东省诸城市人,博士,研究员,从事矿山压力与岩层控制、矿山开采基础理论与实验技术等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(52274123,52274085);开采研究院科技创新基金项目(TDKC-2022-MS-01,TDKC-2022-QN-02)

Experimental study on the effect of pre-tensioning torque on tensile performance of rockbolts

  • Online:2024-07-15 Published:2024-07-13

摘要: 锚杆安装预紧状态对其后续服役工况有重要影响。依托自主研发的锚杆力学性能综合试验台,以托盘垂直于杆体安装为例,对真实锚杆系统施加不同的预紧扭矩,测试安装预紧、轴向拉伸等静载阶段锚杆的力学响应特征,揭示杆体受力的转化机制,阐释安装工况对锚杆后续工况的影响规律。试验发现,杆体预紧力与预紧扭矩呈线性关系,杆体扭矩与预紧扭矩呈非线性关系。轴向拉伸阶段杆体扭矩持续降低,尤其以杆体弹性阶段、屈服阶段降幅最为明显,杆体强化阶段扭矩大致保持恒定。拉扭组合状态杆体的极限承载值降低,相当于杆材强度的89.65%~93%。预紧扭矩对杆体极限承载值几乎没有影响,但预紧扭矩的增加会导致极限承载点的杆体伸长量不断减小。其中,预紧扭矩450 N·m时杆体延伸率较杆材降低2.2个百分点。对比各预紧扭矩方案的结果确定预紧扭矩的合理值为350 N·m。力学分析发现,杆体残余扭矩产生的切应力是其承载能力及延伸率降低的主要原因,建议采用张拉预紧方式安装锚杆,以消除螺纹预紧摩擦产生的不利影响。

关键词: 锚杆, 预紧扭矩, 预紧力, 残余扭矩, 组合受力

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