粘滞阻尼锚杆的抗冲击性能研究

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随着煤矿开采深度的增加,传统锚杆支护技术很难适用于冲击地压频发的深部巷道。本文针对一种新型巷道抗冲支护的粘滞阻尼锚杆装置,采用试验与数值模拟相结合的方法,探究该装置的耗能减冲特性以及在巷道中的支护效果。论文主要工作和成果如下:  (1)基于有限元软件ABAQUS的二次开发功能,建立了粘滞阻尼器的数值模型,结合粘滞阻尼器低周往复试验,对比试验与数值模拟结果,验证了模型的可靠性;  (2)建立粘滞阻尼器锚杆的数值模型,开展了粘滞阻尼锚杆和普通锚杆的冲击数值模拟,与试验结果进行比较发现,粘滞阻尼锚杆耗能效果明显。在相同冲击能下,粘滞阻尼锚杆轴力峰值远小于普通锚杆,且具有相对更好的延性特征。粘滞阻尼锚杆缓冲特性与耗能特性说明其具有良好的动载适应性;  (3)完成了粘滞阻尼锚杆支护巷道的数值模拟。初步分析结果表明,在动载条件下,围岩体-锚杆体系中的粘滞阻尼锚杆的轴力小于普通锚杆轴力。粘滞阻尼锚杆支护下的围岩变形虽然大于普通锚杆体系,但小于无支护下的围岩变形。综合以上两个方面,可以看出粘滞阻尼锚杆支护效果优于普通锚杆,具有良好的减冲效应。
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