錨固復合承載體承載特性研究及在巷道錨桿支護設計中的應用.pdf

1、錨桿支護不僅可以起到懸吊、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度的承載結構,然而現(xiàn)行錨桿支護設計缺乏對承載結構的考慮。本文在前人研究的基礎上,采用實驗室?guī)r塊實驗、平面應變相似模擬試驗、數(shù)值模擬、理論分析、計算機編程和工程實踐相結合的綜合研究手段,提出了“錨固復合承載體”的概念,建立了不同巷道斷面的錨固復合承載體力學模型,揭示了錨固復合承載體的承載機理和承載特性,確定了錨固復合承載體穩(wěn)定性判據(jù),并根據(jù)判據(jù)開發(fā)錨桿支

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

3、承載體”的概念。反映錨固復合承載體在外載作用下抵抗變形能力的標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,高密度錨桿支護小于低密度支護;長錨桿支護小于短錨桿支護;大直徑錨桿支護小于小直徑錨桿支護。但當錨桿長度的增加到一定值后對錨固復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,建立相應的錨固復合承載體的力學

4、模型,并計算錨固復合承載體的幾何參數(shù)和強度。基于自然平衡拱理論計算了上覆潛在松動巖層的重量,提出了錨固復合承載體的穩(wěn)定性判據(jù)。
　　(4)通過對錨固復合承載體進行的破壞性加載試驗,得出錨固復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。通過對錨固復合承載體強度實測驗證了理論計算的正確性。
　　(5)根據(jù)錨固復合承載體穩(wěn)定性判據(jù)建立了錨桿支護參數(shù)設計步驟,并初步編寫了巷道錨桿支護