錨固復(fù)合承載體承載特性研究及在巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、錨桿支護(hù)不僅可以起到懸吊、組合梁和擠壓加固的作用,而且能夠與圍巖相互作用形成具有一定強(qiáng)度的承載結(jié)構(gòu),然而現(xiàn)行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)缺乏對(duì)承載結(jié)構(gòu)的考慮。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,采用實(shí)驗(yàn)室?guī)r塊實(shí)驗(yàn)、平面應(yīng)變相似模擬試驗(yàn)、數(shù)值模擬、理論分析、計(jì)算機(jī)編程和工程實(shí)踐相結(jié)合的綜合研究手段,提出了“錨固復(fù)合承載體”的概念,建立了不同巷道斷面的錨固復(fù)合承載體力學(xué)模型,揭示了錨固復(fù)合承載體的承載機(jī)理和承載特性,確定了錨固復(fù)合承載體穩(wěn)定性判據(jù),并根據(jù)判據(jù)開發(fā)錨桿支

2、護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)軟件。論文主要成果如下:
　　(1)錨固復(fù)合承載體內(nèi)部的應(yīng)力及巷道圍巖移近量的變化呈如下規(guī)律:在加載初期,其應(yīng)力與位移緩慢增長(zhǎng);加載中期,隨著錨桿與圍巖的協(xié)調(diào)作用,其應(yīng)力快速增長(zhǎng)至圍巖的承載的峰值應(yīng)力,錨固復(fù)合承載體很快產(chǎn)生承載作用,巷道位移也隨之增長(zhǎng);外載達(dá)到一定程度后,錨固復(fù)合承載體內(nèi)的應(yīng)力超過(guò)其極限承載能力,圍巖發(fā)生破壞致應(yīng)力迅速降低至殘余承載應(yīng)力狀態(tài),而此時(shí)巷道變形量大幅度增加。
　　(2)提出了“錨固復(fù)合

3、承載體”的概念。反映錨固復(fù)合承載體在外載作用下抵抗變形能力的標(biāo)志之一是巷道圍巖移近增速,巷道圍巖移近增速愈小,巷道抵抗變形的能力愈大。模擬研究表明,巷道圍巖移近增速的變化呈如下規(guī)律:峰前承載階段小于峰后階段,高密度錨桿支護(hù)小于低密度支護(hù);長(zhǎng)錨桿支護(hù)小于短錨桿支護(hù);大直徑錨桿支護(hù)小于小直徑錨桿支護(hù)。但當(dāng)錨桿長(zhǎng)度的增加到一定值后對(duì)錨固復(fù)合承載體的承載能力提高作用較小。
　　(3)基于半圓拱巷道和矩形巷道,建立相應(yīng)的錨固復(fù)合承載體的力學(xué)

4、模型,并計(jì)算錨固復(fù)合承載體的幾何參數(shù)和強(qiáng)度。基于自然平衡拱理論計(jì)算了上覆潛在松動(dòng)巖層的重量,提出了錨固復(fù)合承載體的穩(wěn)定性判據(jù)。
　　(4)通過(guò)對(duì)錨固復(fù)合承載體進(jìn)行的破壞性加載試驗(yàn),得出錨固復(fù)合承載體的破壞形式:頂板發(fā)生近似“人”字形的裂縫后,頂板下沉量急劇增加,加載載荷難以維持穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)錨固復(fù)合承載體強(qiáng)度實(shí)測(cè)驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性。
　　(5)根據(jù)錨固復(fù)合承載體穩(wěn)定性判據(jù)建立了錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)步驟,并初步編寫了巷道錨桿支護(hù)