[01274274]恒阻大变形锚杆(索)研发及实验系统

我国正处于工程建设高速发展时期，在矿山、水利、交通等领域涉及大量洞室围岩稳定性问题。

特别是在工程实践中，出现了大量的塌方、岩爆、冲击地压等灾害。

目前，对于这些工程灾害的控制，主要依靠传统预应力锚杆（索）加固体系及其衍生支挡结构工程。

现有基于传统预应力锚杆（索）体系的支护和加固理念已经无法适应岩土体弹塑性大变形演变规律（软岩大变形、冲击大变形、突出大变形、发震断层大变形等），巷道支护和监测过程中出现部分锚杆（索）端部断裂、中部拉断、支护区域多次返修、钢架扭曲破坏失效等事故。

针对这一问题，亟待研究一种新型恒阻大变形锚杆（索），通过结构大变形和材料大变形来抵抗围岩大变形破坏。

由中国矿业大学（北京）深部岩土力学与地下工程国家重点实验室何满潮教授牵头，组成攻关小组，设立本课题进行专项研究。

项目研究取得如下创新性成果：

（1）提出恒阻大变形锚杆（索）的支护理念，分析恒阻大变形锚杆（索）的支护原理，完成恒阻大变形锚杆（索）的设计框架，揭示出恒阻大变形锚杆（索）具有“抗中有让，让中有抗，恒阻防断”的刚柔耦合支护力学特性。

（2）自主研发了具有特殊结构的恒阻大变形锚杆（索），适应了工程围岩大变形灾害控制的需求通过对恒阻大变形锚杆（索）的材料、结构进行优化选择和组合试验，确定了恒阻装置的结构组成、材料参数和几何参数。

（3）自主研发了“恒阻大变形锚杆（索）的大变形拉伸力学实验系统”和“恒阻大变形锚杆冲击力学实验系统”，并对恒阻大变形锚杆（索）进行室内力学特性试验，验证了恒阻大变形锚杆（索）的恒阻特性，即当工作阻力达到120kN～130kN时，恒阻变形量可达300mm～1000mm。

（4）基于恒阻大变形锚杆（索）工作原理，建立了恒阻大变形锚杆（索）能量本构关系，推导了恒阻大变形锚杆（索）和围岩相互作用的能量平衡方程，为深部巷道围岩支护设计奠定了理论基础。