深井巷道樹脂錨固體熱力耦合特性研究.pdf

1、樹脂錨桿是煤礦巷道快速掘進的主要支護方式，其支護作用主要通過樹脂錨固層的應力傳遞來實現(xiàn)，因此樹脂錨固層的力學可靠性是影響巷道支護效果的重要因素之一。隨著煤礦深部開采的推進，高地應力、高地溫巷道不斷增多，錨桿、樹脂錨固層和圍巖組成的錨固體力學行為將與淺部不同，而目前國內(nèi)外關于樹脂錨固體在熱力耦合作用下的力學特性研究較少涉及，深井高溫巷道支護設計普遍未考慮熱力耦合效應，對其影響機理認識仍不夠成熟。論文采用室內(nèi)實驗、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的

2、方法，在以下幾個方面開展了相關研究:
　　(1)開展了熱力耦合作用下樹脂錨固材料力學性能實驗，定量分析了溫度對樹脂錨固材料熱力學性能的影響。實驗結(jié)果表明:20℃至60℃區(qū)間內(nèi)，樹脂錨固材料的強度、彈性模量隨溫度升高而熱衰減的速率分別近似為0.94MPa/℃、0.144GPa/℃;泊松比、熱膨脹系數(shù)則隨溫度升高而增長的速率分別約為3.14×10-3/℃、0.559×10-6/℃。
　　(2)進行了熱力耦合作用下樹脂錨固材料的流

3、變實驗，建立了樹脂錨固材料的熱力耦合流變本構模型。實驗結(jié)果反映出:樹脂錨固材料的流變特性受應力水平和溫度影響較大。應力水平和溫度越高，則樹脂錨固材料流變變形、穩(wěn)態(tài)流變速率越大;當熱力耦合荷載超過某一臨界值時，穩(wěn)定流變向粘塑性加速流變發(fā)展，小于此臨界值時，流變按粘彈性穩(wěn)定流變發(fā)展;恒載10MPa、20MPa、30MPa和40MPa作用下，樹脂材料發(fā)生熱粘彈性向粘塑性變形轉(zhuǎn)化的臨界溫度分別約為52.5℃、44℃、33℃和30℃。
　　

4、(3)通過熱力耦合作用下樹脂材料與鋼筋粘結(jié)拉剪實驗及相關數(shù)值分析，指出了樹脂錨固層的拉剪強度、剛度是影響錨固系統(tǒng)性能發(fā)揮的兩項重要因素;揭示了樹脂錨固材料的粘錨性能熱衰減規(guī)律;即在26℃至80℃區(qū)間內(nèi)，樹脂錨固層的拉剪強度、剛度隨溫度升高而熱衰減的速率分別約為0.428MPa/℃、1.38GPa*m-1/℃。
　　(4)對砂巖、泥巖兩種典型的深部工程巖石進行了熱力耦合作用下的變形特征實驗，獲得了相應變形參數(shù)。與樹脂錨固材料相比，2