軟巖巷道聚丙烯混凝土鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌試驗及工程應用分析

1、<p>　　軟巖巷道聚丙烯混凝土鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌試驗及工程應用分析</p><p>　　摘要：在研究聚丙烯網(wǎng)殼錨噴支護技術過程中，運用了空間殼體力學的原理。使用專門研制的特殊三維鋼筋支架來替代傳統(tǒng)的二維鋼筋網(wǎng)，從而使錨網(wǎng)噴的支撐力得到了有效提升，在支護高地壓變形、沖擊地壓、跨踩動壓等巷道的同時，可以不使用錨索、支架以及圍巖注漿等材料。本文主要研究了復合襯砌試驗的破壞、變形以及發(fā)展動向，并且在此基礎上有效

2、完成了聚丙烯纖維混凝土網(wǎng)殼復合的模型。通過現(xiàn)場試驗我們發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)殼復合襯砌支護有很好的發(fā)展市場，因為它具有良好的柔韌度，同時還是一種較好的讓壓支護結(jié)構，可以確保鋼材用量以及混凝土的回彈量得到有效降低。 </p><p>　　關鍵詞：軟巖巷道、聚丙烯混凝土、鋼筋網(wǎng)、復合襯砌 </p><p>　　中圖分類號：TU37文獻標識碼： A </p><p>　　一、網(wǎng)殼復合襯

3、砌特征 </p><p>　　由纖維混凝土、鋼筋網(wǎng)、普通錨桿以及錨索四部分共同組成了聚丙烯纖維混凝土。在巷道周圍使用普通錨桿使其形成一個圍巖加固圈，但這種圍巖加固圈的強度極低，厚度較薄，而且其中某些部位容易出現(xiàn)破壞、失穩(wěn)等情況，為了避免這種情況的發(fā)生，需要使其具備一定的承載力，那么就需要在加固圈中使用少量的錨索，錨索的作用則是讓加固圈在巖體深部進行集中，起到加大普通錨桿的承載能力的作用。將網(wǎng)殼構件拼裝加固后，將其

4、固定在圍巖表層，形成鋼筋網(wǎng)殼，使其能和加固圈同時受力，承受大量地壓。圖1為鋼筋網(wǎng)殼結(jié)構： </p><p>　　使用聚丙烯纖維混凝土作為噴層，這種由聚丙烯纖維制成的混凝土可以隨著鋼筋的變化而變形，與此同時可以保證不會發(fā)生破裂情況，聚丙烯纖維混凝土具備優(yōu)良的柔韌性。錨網(wǎng)噴金屬支架的承載力與由錨索、鋼筋網(wǎng)殼、錨桿以及柔性噴層搭建的支護系統(tǒng)的承載力幾乎相同，這樣可以保證整體結(jié)構的質(zhì)量，使其不那么容易遭受到破壞。網(wǎng)殼復合

5、襯砌支護結(jié)構與傳統(tǒng)的鋼筋網(wǎng)噴結(jié)構相比，具有以下優(yōu)點： </p><p>　　首先，網(wǎng)殼復合襯砌支護結(jié)構可以大幅度提升薄層襯砌的承載力，因為有很多小跨度的雙曲鋼筋網(wǎng)分片將其中的混凝土牢牢包裹著，有效消弱了混凝土拉剪力以及鋼筋的彎曲變形。 </p><p>　　其次，正是因為支架構件中的可縮墊板的作用，使鋼筋網(wǎng)支架具備了較強的可縮性，所以，在高應力地壓情況下，鋼筋網(wǎng)殼可以承受較大的承載力。 &

6、lt;/p><p>　　最后，聚丙烯纖維混凝土的柔韌度極好，可以和鋼筋網(wǎng)殼一起發(fā)生變形，在變形過程中不容易出現(xiàn)破壞，有效保證了支護結(jié)構的整體性作用。 </p><p><b>　　二、試驗模型 </b></p><p>　　在對圍壓作用下的材料網(wǎng)殼進行模型試驗時，需要借助大型地下結(jié)構的試驗臺，這樣可以研究出聚丙烯纖維混凝土的承載能力以及各種力學性能

7、，同時還可以對整體支護系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律以及破壞形態(tài)等做出分析，為理論分析提供有效依據(jù)。 </p><p>　?。ㄒ唬┙Y(jié)合某工程的實際情況，以襯砌結(jié)構拱頂為原型，Cl=2為其中的幾何相似比，其試驗模型和原型之間尺寸比為1：2，試驗材料和原型材料完全一樣。 </p><p>　　圖2為聚丙烯纖維混凝土的網(wǎng)殼復合襯砌結(jié)構。其中主弧直徑約為14毫米，鋼筋直徑約為10毫米，C20為試驗模型的混凝土硬度

8、，在對混凝土進行配比時，水泥、水、砂、石的比例為1：0.43：1.96：1.96，試驗模型的厚度為100毫米，高為300毫米。 </p><p><b>　?。ǘy量和加載 </b></p><p>　　如圖所示，將三臺油缸壓力為1000kN的油壓千斤頂分別安放在支架周邊。通過沙漿和厚鋼板使千斤頂?shù)狞c荷載轉(zhuǎn)換成為分布面載荷。將抹好黃油的鋼板固定在試驗品的兩端，這樣做

9、可以有效避免應力集中的情況，防止了試驗品在小荷載工作條件下出現(xiàn)過早損壞。并且使用高速靜態(tài)應變儀對其進行測量。 </p><p><b>　?。ㄈ┙Y(jié)果分析 </b></p><p>　　通過此次試驗我們發(fā)現(xiàn)，當油壓千斤頂?shù)挠蛪罕患拥?0MPa時，其端面不會出現(xiàn)破壞情況，但試件的端部會逐漸出現(xiàn)細微的裂縫，與此同時，在約束處可以很明顯的看到直徑滑動的現(xiàn)象，從整體上看，鋼筋

10、網(wǎng)殼復合襯砌是非常穩(wěn)定的。通過位移曲線以及應變曲線的變化中我們可以直觀看出，鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌存在一定的承載力。如果對油壓千斤頂繼續(xù)加壓，直到12MPa時便會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，與此同時，在端部會出現(xiàn)掉皮情況，但掉皮和裂縫都基本主要集中在混凝土的保護層里，對整體的混凝土結(jié)構影響不大，最后到15MPa時，聚丙烯纖維混凝土鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌完全被損壞。 </p><p>　　三、聚丙烯混凝土鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌實際應用 </

11、p><p><b>　?。ㄒ唬┕こ藤Y料 </b></p><p>　　某工程軟巷道承擔著運人、運料等主要工作，全長7000m，由于受到向斜構造和背斜構造的嚴重影響，使整個巷道出現(xiàn)變形情況，使用U型支架對破壞巷道進行修整工作，但是經(jīng)過多次修整之后，發(fā)現(xiàn)效果并不明顯，受到另外兩邊工作面的嚴重影響，使其變形越來越嚴重。 </p><p><b>

12、;　　（二）設計支護 </b></p><p>　　根據(jù)地質(zhì)條件以及施工要求，使用聚丙烯纖維混凝土網(wǎng)殼復合襯砌支護對受損最為嚴重的地方進行修整。在設計施工兩邊鋼筋網(wǎng)殼支護結(jié)構的同時，需要根據(jù)破損地段的地壓特點和地質(zhì)條件進行，在噴層中使用聚丙烯纖維混凝土材料。根據(jù)巷道情況，需要將鋼筋網(wǎng)殼支架分成4片，并使用2片側(cè)網(wǎng)殼以及1片頂網(wǎng)殼進行相互拼裝。將50毫米的可縮墊板夾在網(wǎng)殼支架兩端，并在兩端分別焊接螺栓孔

13、聯(lián)接板。因為在設計過程中網(wǎng)殼支架并未封底，為了避免側(cè)腿被踢出，要將兩根斜向限的錨桿打在側(cè)網(wǎng)殼上，在網(wǎng)殼中骨筋上固定好托盤。 </p><p>　?。ㄈ┱w效果評估 </p><p>　　為了能夠更加有效、直觀的研究出聚丙烯網(wǎng)殼錨噴支護的力學特征和變形能力，對整個試驗的設計理論以及設計方法進行了完善，在現(xiàn)場監(jiān)測了試驗段支架的實際工作情況，主要的測試內(nèi)容有：網(wǎng)殼鋼筋應力變形、襯砌的表面收斂、

14、圍巖的位移情況等等，聚丙烯混凝土的收斂量u會根據(jù)時間t的不同而發(fā)生變化。 </p><p>　　通過這組數(shù)據(jù)我們可以直觀的看出，隨著時間的變化，網(wǎng)殼錨噴支架的收斂率會隨著變化，其最大值為每天1.8毫米，收斂速度最終會逐漸放慢，這說明巷道經(jīng)過跨踩之后，變形情況將得到穩(wěn)定。 </p><p>　　分析網(wǎng)殼支架受力情況，發(fā)現(xiàn)該網(wǎng)殼支架具備安全儲存能力，而且受力合理，可以在軟巖巷道中進行使用。 &

15、lt;/p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　通過這次試驗我們發(fā)現(xiàn)，使用聚丙烯網(wǎng)殼支架可以提升支護阻力，而且其自身還具備極強的可縮性。在實際工程應用中，聚丙烯網(wǎng)殼支架的施工工藝相對簡單，而且在施工過程中相對安全。聚丙烯纖維混凝土網(wǎng)殼打破了傳統(tǒng)的結(jié)構模式，可以保證在承載力不變的情況下，使鋼材的用量大大減少，在整體的設計以及復合襯砌力學性能上都得到了增

16、強。在軟巖中廣泛使用網(wǎng)殼復合襯砌支護，能夠有效降低混凝土的回彈量，值得廣泛使用。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]馬守龍. 高應力軟巖巷道聚丙烯纖維混凝土鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌新技術研究及應用[D].安徽理工大學,2013. 115-118 </p><p>　　[2]龐建勇,閭沛. 軟巖巷道聚丙烯混凝土

17、鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌試驗及工程應用研究[J]. 巖土力學,2013,3829-3834. </p><p>　　[3]劉光程,韓曉靜,王凌燕,林杰. 深井軟巖巷道聚丙烯纖維混凝土鋼筋網(wǎng)殼復合襯砌研究及工程應用[J]. 混凝土與水泥制品,2012,11:149-153. </p><p>　　[4]韓曉靜,劉光成. 聚丙烯纖維混凝土鋼筋網(wǎng)殼在軟巖巷道新型支護里的應用與研究[J]. 四川建材,20