顶板离层对锚杆锚固系统剪应力及强度影响深入研究

本文主要探讨了顶板离层对锚杆锚固系统性能的影响，尤其是在地下井巷工程中，锚杆支护作为一种关键的巷道支护方式。作者针对两种情况，即黏结界面未损伤和损伤，进行了深入的力学分析以及MATLAB数值计算。 当黏结界面处于未损伤状态时，研究发现顶板的最大离层宽度不会受到影响，表明锚杆能够有效地维持巷道稳定性。然而，当黏结界面遭受损伤时，情况发生了显著变化。随着离层现象的发展，黏结界面会经历从弹性状态到滑移状态，甚至是去耦状态的过程。这意味着随着离层位置的变化，锚固系统的性能会受到严重影响，特别是离层位置靠近锚固端时，锚固强度的下降更为明显。 更具体来说，当黏结界面进入滑移状态，剪应力分布不再均匀，而是呈现出非线性的衰减趋势。剪应力随距离锚固端的增加而减小，并在损伤区域达到最大值。这种特性使得离层位置成为决定锚固系统稳定性和承载能力的关键因素。研究还发现，离层位置越向下移动，锚固系统黏结界面的损伤承受能力有所增强，这可能是因为岩层的抵抗离层的能力随着深度增加而提高。 作者通过数值模拟得出结论，对于煤矿开采中的锚杆支护，理解并预测顶板离层对黏结界面的影响至关重要。这不仅有助于优化设计参数，提升锚杆支护的效率，还能保障矿工安全，防止巷道垮塌事故的发生。因此，这项研究为改进巷道支护策略和提高煤矿开采的安全性提供了重要的理论支持和实践指导。