自进式管棚施工技术在软弱围岩隧道中的应用

针对传统管棚在软弱围岩段施工时易塌孔、送管困难等难题,以郑万铁路高家坪越岭隧道为工程实例,建立简支梁模型,对R51×10自钻式锚杆作管棚替代Φ76×6钢花管管棚的可行性进行了分析。结果表明:自进式管棚的抗剪强度和抗弯强度分别达到236.41,118.2 MPa,满足支护设计要求。采用自进式管棚对不同隧道Ⅴ类围岩段施工跟进2 043 m,施工效率达1.42 m/min,整体效益较钢花管管棚支护提高22%。以直径减少33%的自进式管棚替代钢花管管棚,在保证围岩支护安全的同时可提高施工效率、降低劳动强度,解决软弱围岩隧道的施工问题。

基于ANSYS Workbench对螺母与锚杆螺纹联结的数值分析

为达到自钻式锚杆在岩土锚固工程中的支护稳定性,保证锚杆抗拉力和蠕变性能,需满足配件与锚杆等强。通过ANSYS Workbench对R32锚杆与螺母配合后在轴向载荷作用下的应力和变形的有限元数值模拟分析,结果表明:1)在400 kN作用力下,径向配合间隙为0.2 mm时,锚杆与螺母联结最大应力值基本位于前3个联结螺纹的底部,65 mm长的螺母配合模型整体变形仅0.68 mm。2)0.5 mm的径向配合间隙的变形值较0.2 mm时增加97.06%。通过在0.2 mm间隙条件下与50 mm长的螺母配合比较可知,50 mm的螺母全长存在较大的应力区域,变形贯穿所有螺纹,存在失效风险。整体数值分析结果说明螺母在长度为65 mm时和锚杆配合间隙≥0.5 mm的情况下不能满足系统等强要求,而配合间隙≤0.2 mm的情况下,可满足锚杆系统的等强要求。试验验证的结果显示出与分析的一致性,系统拉伸时,90%的试样均在螺母与锚杆连接的底部出现失效断裂,其力值的变化也符合螺纹底部硬度测试规律。

冷轧和温轧对中空锚杆体性能的影响

在软岩巷道锚杆支护中,采用传统冷轧工艺生产的中空锚杆,由于其低延伸率与围岩变形不协调,易造成锚杆失效和巷道失稳。为提高锚杆的延伸率,同时保证强度,从锚杆的轧制工艺出发,改进传统的冷轧工艺为感应加热温轧工艺。以材质40Cr的D28型中空锚杆体为例,将冷轧和感应加热温轧工艺下的力学性能试验数据进行对比。结果表明：冷轧工艺下D28型锚杆的抗拉力为350~370 k N,抗拉强度为900~950MPa,延伸率为8%~9%;温轧工艺下D28型锚杆的抗拉力为340~360 k N,抗拉强度为800~900 MPa,延伸率为12%~16%。二者相比,感应加热温轧工艺下锚杆在保持原有高强度的同时,延伸率显著提高。因此,在软岩巷道支护中,采用感应加热温轧工艺加工的中空锚杆,更能有效控制围岩稳定。

锚杆锯切设备自动化改造技术应用

通过对锚杆锯切设备的设计、改进情况进行总结,详细介绍了自动化改造前后的设备工作原理、结构组成以及各部分工作过程动作描述等内容,根据改造前后的各项数据统计分析,列出了自动化改造后产品质量、生产效率和企业的利润的变化,同时还有设备故障率、工人劳动强度、设备操作人员数量的减少以及工厂生产环境由污染型转变成节能环保型企业等相关内容,展示所取得的有益效果。

两种试样加工制备工艺对锚杆冲击韧性结果的影响

在锚杆施工过程中,锚杆常常承受一定的冲击载荷,低韧性中空锚杆将会严重影响支护效果,危及人身安全。在以后的锚杆发展中,韧性指标会成为中空锚杆的质量控制指标之一。为更好地研究中空锚杆的韧性,常采用夏比冲击试验,采取线切割方式加工V型缺口,为验证试验结果的准确性,本文以材质为40Cr的R38N高韧性中空锚杆为例,分别以线切割加工V型缺口和机加工加工V型缺口,将两种试样加工工艺路线的锚杆冲击试验结果进行数据对比分析。结果表明:采用机加工工艺锚杆的冲击吸收功在50～75 J,集中在65 J附近波动,稳定性较好,合格率100%,符合韧性材料的特性;采用线切割加工V型缺口,锚杆冲击吸收功在4～85 J,数据极其不稳定,离散性很大,无规律可言,不合格率偏高,达83.3%。因此在锚杆轧制工艺相同的条件下,机加工加工V型缺口更适合作为一种有效的试样加工工艺来研究锚杆冲击韧性值,而线切割直接加工V型缺口后进行夏比冲击试验结果不准确,不具有生产运用指导意义。

控温轧制下中空锚杆体的力学性能研究

针对一般轧制工艺生产的中空锚杆,出现的锚杆性能参差不齐、质量差,易造成锚杆失效和巷道失稳等问题,采用控温轧制的方法,以材质为Q345的D25中空锚杆体为例,利用感应加热控温轧制技术,将3种不同温度下的锚杆力学性能试验数据进行对比。研究结果表明:750℃控温轧制时,D25锚杆的抗拉力为206~230 kN,屈服力为160~185 kN,延伸率为19.5%~23.07%;800℃控温轧制时,D25锚杆的抗拉力为194~213 kN,屈服力为144~166 kN,延伸率为21.8%~24.9%;860℃控温轧制时,D25锚杆的抗拉力为175~200 kN,屈服力为123~155 kN,延伸率为23%~25%。相比较,在800℃控温轧制时,D25中空锚杆综合性能优良;反之,当在750℃控温轧制时,出现延伸率部分不合格的现象;当在860℃控温轧制时,虽有较好的塑性,但会出现抗拉力低于技术要求。不过,3种温度下控温轧制时性能均比较稳定。在锚杆支护中,使用一定温度条件下的控温轧制工艺加工的中空锚杆,综合性能优良且稳定,质量更稳定,更能有效实现围岩稳定与控制。

冷轧和温轧对中空锚杆体直线度的影响探析

针对锚杆内应力对锚杆直线度的影响,为保证锚杆施工工艺的顺利进行,对比了不同轧制工艺试验数据,从锚杆的轧制工艺出发,将传统的冷轧工艺改为感应加热温轧工艺。以材质为Q345B的R25中空锚杆体为例,对比了冷轧和感应加热温轧工艺下的锚杆直线度试验数据。研究表明:冷轧工艺下R25锚杆的直线度为3~6 mm,最大拱高为1.5~3.0 mm;温轧工艺下R25锚杆的直线度为0.4~3.0 mm,最大拱高为0.2~1.5 mm。相比较,感应加热温轧工艺下锚杆的直线度显著提高。在岩土锚固锚杆支护中,采用感应加热温轧工艺加工的中空锚杆,直线度更好,更能有效保证施工工艺的顺利进行,为工程实践提供一定指导意义。