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端锚可回收树脂锚杆是河南理工大学科研人员研制的一种新型锚杆。目前正在推广应用中。多个矿区的井下拉拔试验表明:它的拉拔力比普通树脂金属锚杆高20%左右。国内有些专家认为,这可能与二者锚固段的受力特点有关。为从根本上弄清这一问题,对端锚可回收锚杆锚固段力学特征进行了研究。作为对比,同时研究了普通树脂金属锚杆锚固段的力学特征。
首先,采用大型有限元分析软件ANSYS对两种锚杆模型进行了非线性分析,获得了锚杆锚固段上剪应力和正应力分布规律。然后,通过电测试验测量了锚杆钻孔壁上的轴向应变,初步发现该应变的变化特性。最后,借助光弹性试验对锚杆锚固段附近围岩中最大剪应力进行了研究,基本掌握了它的分布特点。以上各种研究手段,各有侧重,互相验证,初步揭示了端锚可回收锚杆锚固段的力学特征:锚固段与围岩接触面上剪应力τ在钻孔底部附近取得最大值,自孔底向孔口方向递减;正应力σ也在孔底附近取得最大值,且表现为压应力,同样沿孔底至孔口方向递减。
根据研究中发现的锚固段应力应变分布特点,作者从岩石力学、损伤力学角度,对上述问题进行了合理解答。