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文檔簡(jiǎn)介
1、巖石的變形破壞過程始終伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移,地下工程圍巖體變形失穩(wěn)過程中能量的變化也貫穿其中,支護(hù)體的施加對(duì)圍巖體的變形失穩(wěn)具有一定的抑制作用,對(duì)圍巖內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移也必定存在影響。因此,分析地下工程圍巖體在支護(hù)作用下能量的變化特性,可為巷道圍巖支護(hù)理論和支護(hù)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
根據(jù)最低能量原理,任何體系在處于最低能量狀態(tài)時(shí)是最穩(wěn)定的?;诖?,本文首先采用理論分析的方法,以Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則為依據(jù),從能量角度分析
2、圓形巷道開挖后巷道圍巖內(nèi)塑性應(yīng)變能和總能量在圍巖中的分布情況及其影響參數(shù),以及主要影響參數(shù)之間的協(xié)同匹配效應(yīng);其次,以圍巖能量為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),采用數(shù)值模擬方法,分析錨桿與錨索支護(hù)參數(shù)之間的協(xié)同匹配效應(yīng)。本文獲得以下主要結(jié)論:
?。?)針對(duì)圓形巷道,推導(dǎo)圍巖內(nèi)總能量密度和彈性能密度分布公式,獲得圍巖總能量密度和彈性能密度的變化和分布規(guī)律。
(2)通過分析巷道開挖后圍巖能量分布特征,發(fā)現(xiàn)根據(jù)塑性位勢(shì)理論得到的位移分布式不適用于
3、塑性區(qū),由此位移所求塑性區(qū)總能量在部分范圍內(nèi)小于圍巖彈性能,違背能量守恒定律。
?。?)影響圍巖彈性能和塑性能的敏感因子是原巖力學(xué)參數(shù)和原巖應(yīng)力,其中,粘聚力相比于內(nèi)摩擦角對(duì)破碎區(qū)圍巖能量影響較大,提高彈性模量可有效減少破碎區(qū)圍巖內(nèi)的能量;增強(qiáng)支護(hù)力可以增加圍巖的彈性能,同時(shí)減少破碎區(qū)圍巖的塑性破壞能及其集聚程度,有利于圍巖穩(wěn)定。
?。?)增加錨桿預(yù)緊力可以增大巖體的粘聚力,粘聚力的增加可以減少破碎區(qū)范圍,但會(huì)加劇塑性能
4、的集聚,需要配以組合錨索為圍巖提供均布支護(hù)力,減弱圍巖塑性能集聚程度;而粘聚力和支護(hù)力的增加會(huì)提高圍巖的彈性能,需要配以高彈性模量的錨桿、錨索,增加整體的彈性模量,減少圍巖的彈性能和位移,使巷道圍巖處于少破碎、均勻破碎和低能量的穩(wěn)定狀態(tài)。
(5)錨索預(yù)緊力是圍巖能量的敏感因子,而錨索長(zhǎng)度對(duì)圍巖能量沒有影響,考慮到錨固段附加拉應(yīng)力場(chǎng)對(duì)巷道附近圍巖能量的波及,常規(guī)條件下錨索長(zhǎng)度應(yīng)在5m~7.5m之間。
?。?)組合錨索的支
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