Page 174 - 采矿工程中采矿工艺与技术研究

Research on Mining Technology and Technology in Mining Engineering
采矿工程中采矿工艺与技术研究

剪能力，以此保证巷道各截面最大弯曲正应力相等。
基于国内外对锚杆支护理论的不断完善和发展，主要将其总结为 3 类：①利
用锚杆悬吊不稳定岩层而提出的悬吊理论；②锚杆与围岩相结合，组合形成梁、

层、拱、壳等多形式的承载结构，并由此提出组合梁理论、组合拱理论；③利用
锚杆提高围岩力学性能，改善围岩应力分布状态。基于此，提出锚杆中性点理论、
最大水平应力理论、围岩松动圈支护理论、锚固平衡拱支护理论、锚杆支护围岩
强度强化理论等。

3. 锚杆支护作用机理研究
针对锚杆支护作用机理研究难题，国内外众多专家学者分别从锚固体应力分
布规律、锚杆荷载传递规律、锚杆锚固界面力学特性、围岩的流变性与其产生的
时效性等 4 个方面，采用理论分析、物理模拟试验、数值模拟分析、现场原位支

护试验等方法，全面深入研究了锚杆的支护作用机理，近年来并取得了一定的研
究突破，在一定程度上发展和完善了锚杆支护理论。
（1）锚固体应力分布规律
研究锚杆与围岩间的应力大小变化及分布规律对揭示锚杆锚固机理至关重

要，为此，众多研究学者对锚固体的应力分布规律开展相关的理论与试验研究，
为锚杆锚固机理的研究提供理论基础。例如，张幼振等研究发现锚杆锚固段剪应
力主要分布在锚固段前部，且高斯函数能较好地反映锚杆轴力分布规律（临界破
坏状态下）。以往众多学者为方便研究，将作用于锚固体的应力假设为沿锚固段

均匀分布，然而由大量锚固体拉拔试验发现锚杆轴力和锚固界面剪应力沿锚固段
呈不均匀分布，轴力随锚固长度的增加而减小，剪应力先增加达到峰值后逐渐减
小，在不同加载速率下，上锚固段轴力比下锚固段轴力大，且上锚固段拉拔侧应
力集中显著。目前，高强度螺纹钢锚杆在锚杆支护中应用的愈发广泛，而以往多

以圆钢模型进行拉拔试验。研究发现螺纹钢横肋作用下，轴力沿杆体以波浪式减
小，剪应力沿杆体以锯齿状减小，且与圆钢的应力分布有较大差别。
（2）锚杆荷载传递规律
深部巷道所处的力学环境、地质条件复杂多变，致使锚杆杆体、围岩体及其

他介质之间的力学特性（包括物理非线性、几何边界非线性、介质非连续性、锚
固界面接触非线性等）较为复杂，其荷载传递机理也较为复杂，因此，研究锚杆、
围岩体及其他介质间的荷载传递机制已成为揭示锚杆锚固机理的关键之一，为此

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