新型恒阻大变形锚杆的冲击动力学负泊松比效应研究

本文主要探讨了恒阻大变形锚杆在深部矿井开采中面对的挑战以及其特有的负泊松比效应在冲击动力学中的应用。随着煤矿开采深度的增加，井下巷道的深部围岩承受的瞬间冲击频率和载荷显著上升，这常常超过了传统泊松比支护材料的屈服强度，导致传统的支护手段失效。在这种背景下，新型恒阻大变形锚杆作为一种创新的支护技术被引入，它们具备高强度的支撑阻力和大的拉伸能力。 恒阻大变形锚杆的独特之处在于它们在静力作用下已经证实了具有负泊松比效应，这意味着在受压时，其长度会缩短（负膨胀），在受拉时则会伸长（正膨胀），这种反常的性质使得它们能在冲击载荷下保持稳定，并有效地吸收和分散冲击能量，从而实现巷道的稳定性和安全性。 本文通过自主研发的恒阻大变形锚杆霍普金森拉杆冲击拉伸实验系统，对特定批次的锚杆进行了动态冲击测试。实验结果显示，恒阻大变形锚杆在冲击下不仅能维持恒定的支撑阻力，而且能产生结构变形以储存和消耗冲击能量，表现出明显的负泊松比效应。这些实验数据有力地证明了恒阻大变形锚杆相较于传统锚杆在动态冲击条件下具有显著的防冲优势。 关键词涵盖了本文的核心研究内容，包括恒阻大变形锚杆、负泊松比效应、冲击拉伸实验以及结构变形。该研究对于优化矿井支护策略、提升巷道安全性和耐冲击性具有重要的理论和实践价值。作者李晨、何满潮和宫伟力分别来自中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室和力学与建筑工程学院，他们的工作得到了国家自然科学基金项目的双重资助。 这篇论文通过对恒阻大变形锚杆的冲击动力学特性进行深入研究，不仅为深部矿井开采中的冲击防冲问题提供了新的解决方案，也为相关领域的科研人员提供了有价值的实验数据和理论支持。