随着开采强度的提高,巷道空间层位关系越趋复杂,对拉锚杆、锚索被应用于煤矿巷道支护。现有关于锚杆、锚索的研究基本针对传统锚固方式锚杆、锚索,少有涉及对拉锚杆、锚索,对拉锚杆、锚索的承载特性与加固效果尚不完全清楚。为研究对拉锚杆、锚索的承载特性与加固效果,提出并验证基于FLAC3D的对拉锚杆、锚索模拟方法,解决FLAC3D中pile结构单元无法施加预紧力的难题;建立对拉锚杆、锚索拉伸与剪切数值模型,分析全长黏结型与非黏结型对拉锚杆、锚索的轴向与切向承载特性,对比对拉锚杆与对拉锚索的抗剪能力;开展对拉锚杆、锚索阻止结构面剪切滑移和张拉破坏的数值试验,研究对拉锚杆、锚索在原岩应力条件下对结构面剪切滑移和张拉破坏的加固效果。在此基础上,分析对拉锚杆、锚索的适用性。研究结果表明:① 所提出的对拉锚杆、锚索模拟方法能够高度仿真对拉锚杆、锚索的结构组成与轴向、切向承载作用;② 与非黏结型对拉锚杆、锚索相比,全长黏结型对拉锚杆、锚索对拉伸变形更为敏感,增阻更快,作用范围更大,但也更易在杆体或索体中部破断;③ 全长黏结型对拉锚杆、锚索的抗剪能力强于非黏结型对拉锚杆、锚索,剪切位移较小时,对拉锚杆的抗剪能力强于对拉锚索,随剪切位移增大,对拉锚索的抗剪能力逐渐强于对拉锚杆;④ 在原岩应力条件下,对拉锚杆、锚索主要发挥轴向承载作用,可有效阻止煤岩体结构面的张拉破坏,但对煤岩体结构面剪切滑移破坏的控制效果较差;⑤ 在裂隙岩体加固中,全长黏结型对拉锚杆、锚索的轴力呈“中间高,两边低”分布,易在裂隙位置破断,应注重提高杆、索体的强度。
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