[发明专利]一种全长注浆锚索力学传递性能的确定方法

说明书

本发明公开了一种全长注浆锚索力学传递性能的确定方法，所述方法包括：构建锚索锚固体模型并确定其中接触界面的剪切滑移模型；基于所述剪切滑移模型，获得所述锚索锚固体模型的滑移系数；构建所述接触界面不同受力阶段的力学模型，对应获得不同受力阶段的拉拔力与拉拔位移的响应关系；根据所得滑移系数及响应关系，绘制全长注浆锚索承载后的拉拔力与拉拔位移的关系曲线，获取其力学传递性能。本发明在确定全长注浆锚索的力学传递性能时，不需要进行破坏性的拉拔试验，只需要搜集全长注浆锚索支护系统的相关信息通过计算模拟即可实现，其所得结果准确高效。

技术领域

本发明涉及通过全长注浆锚索进行围岩加固的模拟技术的领域。

背景技术

全长注浆锚索是煤矿巷道支护和硐室支护中一种常用的围岩加固手段，在保障煤矿井下巷道及硐室稳定方面发挥着至关重要的作用。当全长注浆锚索在现场安装之后，由于巷道及硐室围岩向开挖空间移动，导致全长注浆锚索与围岩之间产生相对错动，进而造成全长注浆锚索与围岩之间的锚固剂发生剪切变形。而锚固剂的剪切变形导致全长注浆锚索与围岩之间发生力学传递。

全长注浆锚索力学传递性能的大小对于控制巷道及硐室围岩的变形量有明显影响。若全长注浆锚索的力学传递性能较大，巷道及硐室围岩的变形量则会被控制地较小，从而能够保证巷道及硐室内工作人员的安全。相反地，若全长注浆锚索的力学传递性能较小，巷道及硐室围岩的变形量会比较大，这会对巷道及硐室内工作人员的生命安全带来威胁。极端情况下，巷道及硐室围岩变形量过大会造成冒顶事故，严重影响着煤矿井下工作人员的安全。

为了检验全长注浆锚索的力学传递性能，现有技术为在煤矿井下由工作人员开展全长注浆锚索拉拔试验，即采用液压千斤顶对全长注浆锚索进行拉拔试验。在拉拔过程中，利用压力传感器记录全长注浆锚索的拉拔力，利用位移传感器记录全长注浆锚索的拉拔位移。根据拉拔力与拉拔位移的记录数据，作出全长注浆锚索拉拔力与拉拔位移曲线，利用该曲线可以分析全长注浆锚索的力学传递性能，并可以得到全长注浆锚索最大的力学传递性能。

但这种方法存在很多的缺点。首先这种方法是一种破坏性试验，在试验结束之后全长注浆锚索支护系统发生了破坏，被进行拉拔试验的全长注浆锚索会从围岩中被拔出甚至发生破断，不能继续用于巷道及硐室的支护；此外，这种方法具有一定的危险。在进行现场拉拔试验时，被拉拔的全长注浆锚索周围岩体处于受压状态。当全长注浆锚索支护系统在拉拔试验中发生破坏时，全长注浆锚索周围岩体所承受的荷载突然下降，可能会导致岩体突然垮塌，给试验人员的安全带来威胁。最后，该方法消耗大量的时间、物力、人力和财力。进行煤矿井下的全长注浆锚索拉拔试验需要由工作人员携带试验设备到试验地点，并对试验设备进行组装和调试，若试验失败，还需要更换试验地点再次进行试验，整个过程会消耗大量的时间、物力、人力和财力，给煤矿的生产作业带来负面影响。

发明内容

本发明提出一种全长注浆锚索力学传递性能的确定方法。本方法通过对全长注浆锚索支护系统进行力学分析，构建可以反映全长注浆锚索力学传递性能的力学模型，并利用该模型计算全长注浆锚索的力学传递性能。

一种全长注浆锚索力学传递性能的确定方法，其包括：

S1构建基于全长注浆锚索的锚索锚固体模型；

S2确定所述锚索锚固体模型中接触界面的剪切滑移模型；

S3基于所述剪切滑移模型，获得所述锚索锚固体模型的滑移系数；

S4构建所述接触界面不同受力阶段的力学模型，对应获得不同受力阶段的拉拔力与拉拔位移的响应关系；

S5根据所得滑移系数及响应关系，绘制全长注浆锚索承载后的拉拔力与拉拔位移的关系曲线，获取其力学传递性能。

根据本发明的一些具体实施方式，所述锚索锚固体模型构建如下：