来自辽宁工程技术大学的潘一山团队联合辽宁大学的科研人员在近期发表的《防冲锚杆索的吸能原理研究》一文中，介绍了其设计研发的一种新型吸能防冲锚杆索的工作原理及吸能原理。王爱文为论文第一作者。

吸能防冲锚杆索

　　强冲击大变形巷道采用锚杆与锚索支护时，频繁出现的锚杆、锚索断裂或损害，根本原因是传统锚杆、锚索不能适应冲击载荷作用下巷道围岩的瞬间大变形，进而造成支护结构破坏。

　　虽然国内外学者针对吸能锚杆进行巷道冲击地压防治进行了大量的研究，但这些吸能锚杆的应用对于提高硬岩条件下破坏深度较浅的岩爆防治的有效性起到了较好作用，但是对于破坏深度较大、变形量较大的松软煤层巷道适用性相对较差。

　　研究人员针对煤层巷道冲击破坏深度大、变形量大的特点，设计了一种新型防冲吸能锚杆索。锚杆索主要包括：吸能连接套筒、螺纹钢锚杆、钢绞线锚索、尾部吸能装置。其主要思想是利用吸能连接套筒将锚杆与锚索连接，将薄壁筒状结构作为锚杆尾部让位缓冲吸能装置。

吸能连接套筒结构示意

吸能锚杆索工作原理

　　通过分析吸能套筒几何参数与变形特征，研究人员推导了套筒内半径、摩擦圆柱半径与六角管壁厚三者之间的相互配合关系。采用塑性弯曲理论结合数值模拟与室内试验方法，进行了六角管挤压变形过程的力学分析。

　　研究发现：吸能锚杆索在轴向拉伸过程中，六角管在摩擦圆柱与套筒的挤压作用下逐渐演变为圆形结构，且变形过程中能够提供恒定的阻力。

　　给定套筒内半径与六角管壁厚时，当摩擦圆柱半径小于临界半径时，摩擦圆柱对六角管起挤压摩擦作用，其阻力值随着摩擦圆柱的进入逐渐增大，摩擦圆柱全部进入后则为恒定值。当摩擦圆柱半径大于临界半径时，随着摩擦圆柱的进入外部套筒开始对挤压变形后的六角管提供径向压缩作用，阻力会显著增大。摩擦圆柱长度与吸能阻力呈线性关系。