基于锚杆组群工作荷载无损检测巷道围岩稳定性研究

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锚杆锚固质量动力无损检测数值模拟研究的开题报告

锚杆锚固质量动力无损检测数值模拟研究的开题报告

锚杆锚固质量动力无损检测数值模拟研究的开题报告一、选题依据随着建筑工程的迅速发展,锚杆锚固技术在加固结构和支护土体方面的应用越来越广泛。

锚杆锚固的质量和稳定性直接影响工程的安全和可靠性。

因此,开展锚杆锚固质量动力无损检测研究具有重要的理论和实践意义。

二、研究目的本研究旨在开展锚杆锚固质量动力无损检测数值模拟研究,通过模拟分析锚杆锚固的动力特性,并结合实测数据,建立锚杆锚固的无损检测数值模型,为工程实际应用提供科学依据。

三、研究内容(1)锚杆锚固动力响应分析通过有限元软件建立钢筋混凝土板的数值模型,分析锚杆锚固在强震和风荷载等外力作用下的动力响应特性。

(2)锚杆锚固无损检测技术研究调研现有的锚杆锚固无损检测技术,研究其原理和应用范围,并结合实验室试验和实测数据,寻找适合锚杆锚固无损检测的新方法。

(3)锚杆锚固无损检测数值模拟研究根据锚杆锚固的实际情况,建立锚杆锚固的数值模型,并进行仿真分析,比较不同无损检测方法的适用性,并进行模型验证。

四、研究方法和技术路线(1)理论研究:搜集锚杆锚固质量动力无损检测方面的文献,总结现有技术和方法,进一步提出改进方案。

(2)数值模拟:使用ANSYS等软件进行锚杆锚固的数值模拟,计算锚杆锚固在外力作用下的动力响应特性。

(3)实验分析:进行锚杆锚固无损检测的实验室试验和实测数据分析,掌握无损检测技术的原理和实际应用情况。

(4)模型验证:基于实测数据,对锚杆锚固无损检测数值模型进行验证,比较不同无损检测方法的适用性。

五、预期成果(1)建立锚杆锚固质量动力无损检测数值模型。

(2)确定适合锚杆锚固无损检测的新方法。

(3)提出针对锚杆锚固无损检测的改进方案。

(4)发表相关学术论文,推广锚杆锚固质量动力无损检测技术的应用。

锚杆参数对围岩稳定性影响的数值分析

锚杆参数对围岩稳定性影响的数值分析

也有同步折减关系,式(5)和(6)是两者折减系数
间换算关系。式(4)中 ω 是强度折减法中安全系数
的定义。强度折减有限元方法的基本原理是将岩体强
度参数黏聚力 c 和内摩擦角 φ 同时除以一个折减系数 ω,得到一组新的 c 和 φ 值,作为新材料参数输入, 进行试算;当计算不收敛时,对应的 ω 为隧道的最大 稳定安全系数。
摘 要:结合强度折减法对隧道开挖过程中围岩稳定性进行模拟分析,研究了随着折减系数的变化,隧道围岩塑性区
的变化情况。对于不同的工况,通过对锚杆参数(锚杆长度、锚杆间距和锚杆直径)的模拟比较,得出锚杆长度对改
善围岩稳定性效果最明显,其次是锚杆间距,最后是锚杆直径。结合后云台山隧道工程实例,分析后云台山隧道开挖
───────
收稿日期:2010–04–20
250
岩土工程学报
2010 年
1 计算基本理论
有限元强度折减法是有限单元法与极限平衡分析
法的结合,不仅可以计算内力、位移、塑性区等,还
可以确定洞室的安全系数和潜在的滑裂面。
边坡稳定极限平衡方法采用 Mohr–Coulomb 屈服 准则,安全系数定义为沿滑动面的抗剪强度与滑动面
锚杆支护参数对隧道围岩稳定性影响主要采用数 值力学分析方法进行研究,因为改变锚杆支护诸参数 中任何一个参数,对隧道围岩稳定性都存在不同程度 的影响,要获得这些参数的最佳值,需要进行大量的 试验。显然,通过实测或相似材料模拟实验很难做到 这一点,相反数值力学分析方法特别适用于分析各种 因素的影响规律。为了分析锚杆支护参数对巷道围岩 稳定性影响规律,建立数值分析模型进行力学分析。
图 3 不同锚杆间距工况下围岩安全系数 Fig. 3 Safety coefficient for different anchor spacing

锚杆支护巷道围岩变形监测分析研究

锚杆支护巷道围岩变形监测分析研究

锚杆支护巷道围岩变形监测分析研究发表时间:2019-04-02T16:33:39.207Z 来源:《基层建设》2019年第1期作者:林俊[导读] 摘要:锚杆支护巷道围岩破坏往往无征兆其具有隐蔽性。

广州恩永工程技术有限公司广东广州 510000摘要:锚杆支护巷道围岩破坏往往无征兆其具有隐蔽性。

因此通过对巷道两帮及顶板围岩发生的相对位移进行监测分析,可在验证基本支护参数合理性的同时为修改完善初始设计提供依据,以便及时发现安全隐患,保障安全生产。

关键词:锚杆支护;巷道围岩;变形;监测锚杆支护已广泛应用于煤矿巷道围岩支护,是煤矿巷道支护的主要形式,锚杆支护具有成本较低、支护工艺简单和提高巷道断面利用率等优点。

支护参数的合理选择使锚杆支护的优越性能够得到充分发挥,并保证了巷道支护的可靠性。

锚杆支护形式和参数的选取是支护设计的关键因素,是关系到锚杆支护工程质量的优劣和是否安全可靠的重要问题。

1锚杆支护密度对巷道围岩变形影响的理论分析巷道围岩在开挖之后,在应力作用下会产生变形,形成松动圈、塑性区和弹性区,松动圈部分的围岩处在塑性流动阶段,其强度较低,容易发生失稳。

锚杆通过预应力施加给锚杆周围的破碎岩体一个压应力,由文献可知,增加围压能够增加岩石的残余强度,增加围岩的自承能力,利于围岩的稳定。

锚杆周围能够形成压应力区,如果锚杆支护密度过小,锚杆之间就可能存在近零应力区,整个围岩就存在支护的薄弱点,对支护结构的整体性有很大的影响,无法充分发挥围岩自身的承载性能。

随着锚杆支护密度逐步提高,近零应力区逐渐减小,直至消失,如果继续增大支护密度,对于围岩支护性能的提高将不再明显。

因此,对于锚杆支护密度的选择存在最优解,既能满足巷道围岩变形的控制,又能够实现较好的经济效益,避免支护密度过大。

2锚杆锚固机理及围岩概况锚杆在安装后锚固力的发展可分为3种:安装锚杆后,人为对锚杆进行张拉而使锚杆对围岩施加的预应力称其为初锚力;随围岩活动的进行,如顶板岩层下沉、层间分离、煤帮涌出或底板臌起等,锚杆要阻止围岩的进一步变形,这种锚杆对围岩的作用力即为工作锚固力,有被动承载的意思;当围岩表面与深部的相对变形量超过锚固剂的极限变形后,工作锚固力丧失,但锚杆对围岩仍有约束力,该力称为残余锚固力。

浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制

浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制

文章编号:1009-6825(2009)30-0111-02浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制收稿日期:2009-06-14作者简介:段学超(1974-),男,工程师,山西省交通建设工程监理总公司,山西太原 030006段学超摘 要:对影响地下工程围岩稳定性的自然因素进行了详细分析,讨论了围岩稳定性与围岩控制的方法与思路,介绍了围岩稳定性的监测方法和手段,论述了锚杆工作载荷与围岩稳定性的相互关系,用锚杆无损监测的方法来全程监测围岩稳定性对研究围岩稳定及工程施工具有很大的指导意义。

关键词:围岩稳定性,锚杆,围岩控制,锚杆无损监测中图分类号:T U 457文献标识码:A地下工程围岩的稳定性对工程的正常运营是至关重要的。

地下工程围岩的稳定性主要与岩石的性质、岩体的结构与构造、地下水、岩体的天然应力状态、地质构造等自然因素有关[1],并且还与开挖方式及支护的形式和时间等因素有关。

本文将对围岩稳定性监测的手段进行讨论,详细的论述利用锚杆工作载荷与围岩稳定性的关系来全程动态检测围岩稳定性的方法。

1 地下工程围岩稳定性因素1.1 岩石性质及岩体的结构围岩的岩石性质和岩体结构是影响围岩稳定性的基本因素。

从岩性的角度,可以将围岩分为塑性围岩和脆性围岩,塑性围岩主要包括各类黏土质岩石、破碎松散岩石以及吸水易膨胀的岩石等,通常具有风化速度快,力学强度低以及遇水软化、崩解、膨胀等不良性质,故对隧道围岩的稳定最为不利;脆性围岩主要指各类坚硬体,由于岩石本身的强度远高于结构面的强度,这类围岩的强度取决于岩体结构。

从岩体的结构角度,可将岩体结构划分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。

松散结构及破碎结构岩体的稳定性最差;薄层状结构岩体次之;厚层状块体最好。

对于脆性的厚层状和块状岩体,其强度主要受软弱结构面的分布特点和较弱夹层的物质成分所控制,结构面对围岩的影响不仅取决于结构面的本身特征,还与结构面的组合关系及这种组合与临空面的交切关系密切相关。

锚杆无损检测技术在煤矿巷道支护中的应用

锚杆无损检测技术在煤矿巷道支护中的应用

作 者 简介 : 张圣 国 ,男 ,高 级 工 程 师 ,主 要从 事矿 山压 力 与 岩 层 控 制 、冲 击地 压 方 面研 究 与 技 术 管 理 。
4 0
金 属 材 料 与 冶 金 工 程
第4 1卷 第 3期
2 01 3年 6 月
金 属 材 料 与 冶 金 工 程
METAL M ATERI ALS AND ME TALL URGY E NGI NEE RI NG
VO 1 . 41 NO . 3 J u n 2 0 1 3
锚杆 无损检测技术在煤矿巷道支护 中的应 用
锚 杆 支 护 能 够 改 变 围岩 的力 学 特性 .可 获
锚 杆 检 测 是 一 项 很 复 杂 的 系 统 工程 ,无 论 在 理 论 上还 是 实践 中都还 存 在很 多 的 问题 需 要研 究 。
对 锚 杆 锚 固质 量 无 损 检 测 技术 的研 究 ,是 矿业 工 程 中的一个 急需 解决 的课 题 。
张圣 国 ,杨 林
( 新汶矿 业集 团有 限责任 公 司 ,山 东 泰安 2 7 1 2 0 0 )
摘 要 :锚杆检测技术在巷道支护工程质量检测中得到了广泛的应用 ,在对锚杆检测技术进行总结的基
础 上 ,介绍 了 应 力 波 反 射 法 。 实践 证 明 ,用 应 力 波 反 射 法 检 测 锚 杆 锚 固 质 量 ,具 有 良好 的 有 效 性 和 和 实
用 性 .应 加 以推 广 和 应 用 。
关 键 词 :无损检测 ;锚 固力 ;锚杆
中图分 类号 :T D 3 5 3  ̄ . 6
文献 标识 码 :A 文章 编号 :2 0 9 5 — 5 0 1 4( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 3 9 — 0 3

煤矿巷道围岩力学性能测定研究

煤矿巷道围岩力学性能测定研究

煤矿巷道围岩力学性能测定研究刘敏丽;王哲【摘要】本研究以东保卫煤矿为对象,利用实验方法对围岩力学性质进行测试和分析,获得了东保卫煤矿78层、41层和36层的顶底板按岩层层位的力学参数,为解决煤矿巷道围岩支护设计提供初始的基础参数.实验结果表明:粉砂岩岩石强度均值为49.93MPa;粗砂岩强度均值为61.72 MPa~74.8MPa;中砂岩岩石强度均值为43.67MPa.粗砂岩的岩样较多,粉砂岩与中砂岩强度接近,相比之下,粗砂岩强度较高.根据岩石的强度试验结果可以看出,东保卫煤矿巷道围岩的岩石强度性能较好,对巷道围岩的稳定十分有利.【期刊名称】《内蒙古科技与经济》【年(卷),期】2015(000)022【总页数】3页(P92-94)【关键词】煤矿;巷道围岩;力学性质【作者】刘敏丽;王哲【作者单位】内蒙古机电职业技术学院冶金与材料工程系,内蒙古呼和浩特010070;黑龙江科技大学安全工程学院,黑龙江哈尔滨 150027【正文语种】中文【中图分类】TD322随着煤矿开采深度的不断增加,井下煤矿巷道将处于更高的地应力环境中,对巷道围岩稳定性起主导作用的因素之一的巷道围岩应力是不应当被忽视的,尤其在地质构造活动强烈的地区,井下巷道支护及稳定性更加难以保证,目前大部分煤矿没有进行全面、系统的巷道围岩地质力学测试工作,相关的设计计算基础参数严重不足,巷道支护形式及参数的确定主要以直接工程类比法通过经验判断为主,容易出现支护形式及参数与巷道围岩分类不符、支护可靠性差,安全程度得不到保证,达不到控制巷道围岩的目的。

巷道围岩物理力学性质是影响巷道稳定性的关键因素,根据巷道围岩的物理力学性质、岩层赋存特征以及应力环境等因素可对巷道围岩进行分类,并对井巷工程进行支护形式及参数的确定。

本研究通过对双鸭山矿区东保卫煤矿井下钻取原位煤岩样,测定其物理力学参数,然后对围岩进行分类,选择支护形式并进行参数计算。

总之,该研究对我国煤层巷道锚杆支护设计提供了科学准确的基础参数。

大断面巷道锚杆支护设计与围岩稳定性研究

大断面巷道锚杆支护设计与围岩稳定性研究

大断面巷道锚杆支护设计与围岩稳定性研究【摘要】针对利民煤矿Ⅱ011603工作面5.6m×4.0m大断面运输顺槽的实际生产地质条件,基于围岩力学性质、断面尺寸和采动影响等因素,提出四种可选方案,应用FLAC3D数值模拟计算四种方案,根据模拟效果初步确定支护方案,最后通过现场实测判断围岩的稳定性,验证设计方案的合理性和可靠性。

【关键词】大断面巷道锚杆支护围岩稳定性随着高产高效综采工作面机械化程度的提高,工作面的开采强度与产量大幅度增加,为满足通风、运输、大型设备的安装等要求,必须开掘大断面巷道。

随之而来的是巷道支护难度的加大和对支护技术的挑战。

大量的研究和实践表明,煤矿巷道在开挖以后,会在巷道围岩形成应力集中,当巷道跨度增加以后,应力集中程度会急剧增加,从而使控制巷道稳定的难度增加,尤其是复杂地质条件巷道更易于发生跨冒事故,从而影响煤矿的安全生产[1-6]。

本文结合利民煤矿Ⅱ011603工作面运输顺槽的实际生产地质条件,基于地质力学条件和数值模拟初步提出锚杆支护方案,通过现在实测顶底板、两帮移近量和顶板离层量验证支护方案的合理性。

1 生产地质条件试验巷道是神华乌海能源公司利民煤矿Ⅱ011603工作面大断面运输顺槽,布置在16#煤层中,沿顶板掘进。

16#煤层厚度3.34-8.67m,平均7.2m,煤层倾角3-12°,平均6°。

16#煤层结构复杂,含夹矸1~8层,一般3~4层,夹矸岩性为灰黑色泥岩、炭质泥岩。

顶板岩性灰黑色泥岩、砂质泥岩为主,局部为粉砂岩、细粒砂岩;底板岩性以细粒砂岩为主,局部为砂质泥岩。

16#煤层破坏载荷24KN,抗压强度12.5MPa,直接顶岩性砂质泥岩,破坏载荷38KN,抗压强度20MPa,、老顶岩性为细粒砂岩(破坏载荷92KN,抗压强度50MPa)和砂质泥岩(破坏载荷26KN,抗压强度14MPa)。

煤层顶底板岩石的力学强度中等,以半坚硬岩石为主,稳固性中等。

煤巷锚杆支护围岩稳定性的分析

煤巷锚杆支护围岩稳定性的分析
盘 煤 矿 天地
煤巷锚杆支护 围岩稳定性 的分析
李喜胜 ( 开滦唐山 矿业公司)
摘要: 煤巷锚杆支护技术, 通过在唐山矿业公司的实践应用, 经科学的理 特 木化石及轮木化石 ; 伪顶 为深灰 色泥岩 , O5米 , 厚 . 泥质成分 , 炭 论验证, 具有针对性地分析了该矿不同地质条件下的围岩活动情况, 并对锚 质成 分较高 : 底板为深灰 色泥岩 , 47 , 厚 . 米 泥质成 分, 口贝壳状 , 断
杆支护适应的条件及支护方式的设计提出了合理建议 , 以便指导安全生产。 关 键 词 : 巷锚 杆 围 岩 分析 煤 0 引 言

锚杆支护具有同传统的被动支护完全不同的支护特性 , 它具有主 动支护和加固围岩 , 以及保持围岩完整性 , 减少围岩位移, 同时还具有 支护费用低廉的特点, 但是 , 锚杆支护只有在一定的生产和地质条件 下才能取得理想的支护效果。 即将围岩暴露后没有产生大面积的松动 破坏和片帮冒顶现象, 在某种程度上仍保持为~个整体。在此前提条 件下进行安装锚杆 , 使围岩体得以加固。 现场实践表明, 目使用锚杆 盲 支护导致围岩破坏, 造成损失, 影响生产。因此, 必须进一步改革锚杆 支护形式, 使之提高使用效果, 充分发挥锚杆支护的优越性。
2 巷 道 矿压 显 现 的特 点

根据具体情况 , 采取全锚 , 加密锚 索等。 12锚杆支护在八、 - 九煤层 中的应用 八、 九合 区煤层属特厚 煤 层, 厚度为 8~1 1米, 在此有两种情 况布置巷道 。一是沿顶板掘进 , 做辅助风道 ; 二是沿底板掘巷, 风道和溜子道及切眼等。围岩地质 做 情况 : 直接项为深灰色泥岩一砂质泥岩 , 41 , 厚 .6米 泥质成分 , 槁 含
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探讨隧道锚杆质量无损检测

探讨隧道锚杆质量无损检测

探讨隧道锚杆质量无损检测摘要:本文对隧道的锚杆锚固质量进行了无损检测试验研究, 并对检测技术进行了探讨。

结果表明, 作为一种工程质量管理辅助手段, 采用应力波对锚杆锚固质量进行无损检测, 丰富了隧道围岩锚固质量检测方法, 为隧道工程建设提供更好的质量保障。

关键词: 锚杆; 无损检测; 声频应力波1检测基本原理1.1工作原理在隧道内锚杆、混凝土砂浆和围岩组成的系统中, 密实状态下的锚固剂凝固后, 密实度与锚杆杆体的密实度十分相近, 在锚杆孔中, 其与锚杆杆体紧密握裹, 可近似为一个组合杆体。

而锚杆与锚固剂的强度明显大于隧道围岩, 故完全锚固时可把其组合体近似看作是嵌入围岩的一维杆状体, 但实际上有时不能完全锚固, 形成砂浆不连续, 此时锚杆的抗拔力下降, 这是需要检测的内容。

由锚杆端部发射的声频应力波经杆体向锚杆内传播, 当遇到存在波阻抗差异的界面(如空洞、锚杆与砂浆等界面) , 将发生反射、透射或散射。

在实际工程中透射波不易测得, 但反射波可在其传至锚杆顶端时, 通过固定在锚杆顶部的传感器(加速度型或速度型) 测得, 由于反射波携带锚固系统内的信息, 将其放大、滤波和数据处理, 识别来自不同部位的反射信息。

根据这些反射信息, 结合其他工程资料, 可判断锚固系统不同部位的锚固质量。

超声波锚固系统无损检测原理见图1。

图1锚固系统无损检测原理示意1.2分析原理应力波法是基于一维杆件的波动理论。

根据波在锚杆中传播的一维波动方程及波在上、下界面处质点位移的连续条件和力的平衡条件, 得出式中, T 为透射系数; R 为反射系数;P1、c1、A1 分别为锚杆与锚固剂组合杆体的密度、波速、横截面; 波阻抗Z1 = P1 c1A1; P2、c2、A2 分别为锚杆杆体的密度、波速、横截面; 波阻抗Z2 = P2c2A2。

可以看出, 在杆中截面面积或材料性质发生变化时, 入射波将在该截面上发生反射和透射。

其反射波和透射波幅值的大小与截面面积和波阻抗相对变化的程度有关。

巷道锚杆无损检测的运用研究分析

巷道锚杆无损检测的运用研究分析

巷道锚杆无损检测的运用研究分析
孙航;张灿波;郭省
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2024()8
【摘要】巷道工程中的锚杆起着支护和固定作用,其质量和安全性能直接关系到工程稳定性。

传统的巷道锚杆质量检测主要依靠目视观察和破坏性试验,存在操作困难、不易解决深埋或复杂情况下的缺陷检测等问题。

本研究旨在对巷道锚杆无损检测运用进行深入研究和分析。

【总页数】3页(P70-72)
【作者】孙航;张灿波;郭省
【作者单位】兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD353.6
【相关文献】
1.基于无损检测技术的巷道锚杆支护质量评价分析
2.柔模支护沿空巷道锚杆轴力无损检测评价研究
3.巷道锚杆无损检测及其应用分析
4.矿井巷道锚杆无损检测技术及其实践应用研究
5.基于无损检测的巷道锚杆支护质量模糊综合评价分析
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锚杆支护巷道围岩变形监测分析研究

锚杆支护巷道围岩变形监测分析研究
图 ( 顶板围岩位移2时间关系图 巷道顶板围岩位移2时间关系图主要显示 $ 顶板下沉量约是巷道高低帮围岩相对位移的两倍根 据施工现场实际情况判断顶板下沉变形主要由浅部未锚固的 围岩破碎离层而导致 ) 巷道掘进支护 工作结束 后围 岩 变 形 快 速 趋 于 稳 定 但一段时间后由于锚杆孔出水使围岩表面软化潮解导致破碎 变形顶底板相对位移增大 (小结 本文所述巷 道 围 岩 发 生 的 相 对 位 移 主 要 来 自 顶 底 板 变 形建议在掘进揭露围岩后采取前探梁支护等临时控顶措施 待完成永久支护后要进一步做好巷道围岩变形监测的数据统 计和分析处理在有水岩层或节理发育段落及时喷射混凝土封 闭围岩防止围岩风化和遇水软化潮解必要时在采用锚杆基 本支护的同时架设钢棚等刚性支护 参考文献 $ 邱冬炜丁克良黄鹤等&变形监测技术与工程应用 @ &武汉大学出版社)%$0& ) 黄声享尹晖蒋征&变形监测数据处理 @ &武汉大学 出版社)%$%& ( 牛志宏&工程变形监测技术 @ &测绘出版社)%$(& 作者简介李世海$'432 男汉族贵州轻工职业技术学 院建筑工 程 系 讲 师 国 家 一 级 建 造 师 研 究 方 向 建 筑 施 工 技术
工程技术 !"#$%&$'(') *+&,-./&$01$21(3$&)%$4(3%'%
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锚杆支护巷道围岩变形监测院!贵州贵阳!##""&#
摘5要锚杆支护巷道围岩破坏往往无征兆其具有隐蔽性 因此通过对巷道两帮及顶板围岩发生的相对位移进行监测分析 可在验证基本支护参数合理性的同时为修改完善初始设计提供依据以便及时发现安全隐患保障安全生产

锚杆支护性和稳定性主要因素[工程类文档]

锚杆支护性和稳定性主要因素[工程类文档]

锚杆支护完好性和稳固性的主要要素[工程类精选文档]本文内容极具参照价值,如若实用,请打赏支持,感谢!【学员问题】锚杆支护完好性和稳固性的主要要素?【解答】1、巷道围岩强度巷道围岩的硬度决定着支护作用的发挥,假如围岩较软,就会出现变形的情况,从而就使巷道的保护较困难;假如围岩硬度很强,自然围岩的负荷能力就强,巷道的稳固性就相对高,这样的巷道就好保护。

巷道围岩的硬度其实就决定着围岩的负荷能力,负荷能力强硬度就足够,所以保护的成效就较好。

2、地应力地应力包括自重应力、地质结构应力、采动集中应力。

自重应力是指岩土自己重量惹起的应力,这类应力的强弱由岩石的重量和埋藏深度决定。

假如巷道与地表的距离较大,围岩就会更简单变形,相对的围岩的稳固性就降低,所以巷道的埋藏深度对围岩的稳固性极具影响。

地质结构应力是指地质形成某种结构系统所需要的应力,假如结构应力大,地质结构发育就越快,从而围岩发展程度就越低,从而巷道围岩的稳固性就越差。

采动集中应力是指采煤时所遇到的应力,当巷道和采煤地段距离很近时,遇到的采动应力就会很大,这个采动应力是与煤层巷道、采煤厚度直接相关的。

巷道围岩在遇到所在煤层压力的作用下,还会遇到来自采煤时应力的影响,就会同时遇到两种力的挤压,从而就会对巷道稳固性造成影响。

3、巷道断面形状与巷道断面尺寸因为断面的应力散布会随形状的改变而发生变化,所以要想改良围岩应力散布情况,就能够经过改变断面的形状来达到成效,比如圆形、椭圆形的断面,其应力散布较平均,梯形、矩形的对比较就会差些。

而且,除了会遇到形状的影响,还会因巷道的宽度和高度而有所变化,所以还要充足考虑以上全部要素。

以上内容均依据学员实质工作中碰到的问题整理而成,供参照,若有问题请实时交流、指正。

结语:借用拿破仑的一句名言:播下一个行动,你将收获一种习惯;播下一种习惯,你将收获一种性格;播下一种性格,你将收获一种命运。

事实表示,习惯左右了成败,习惯改变人的一世。

锚杆锚固质量无损检测技术探讨

锚杆锚固质量无损检测技术探讨

锚杆锚固质量无损检测技术探讨摘要:在地下工程中锚杆支护已经获得广泛应用,采用锚杆对围岩进行锚固,而锚杆锚固质量的优劣直接影响着洞室的安全。

因此采用何种方法检测锚杆锚固的质量,确保工程质量,是近年来很多专家学者研究的课题。

文章结合工程实例采用声波反射法对锚杆长度和锚固密实度进行检测,总结锚杆无损检测经验,探讨其今后发展方向。

关键词:锚杆;锚固质量;无损检测技术1基本原理和工程概况通过在锚杆端头施加一个激振力产生应力波,应力波沿杆体向锚杆底端传播,在传播过程中遇到波阻抗变化界面时就会产生反射和透射应力波。

通常砂浆充填不均匀或不密实、杆体材质发生变化等均可产生波阻抗的变化,然后采集和分析反射波的传播时间、幅值和波形特征。

通过对信号进行处理和分析,就能判断锚杆长度和注浆密实度的情况,从而评定锚杆的锚固质量。

广东抽水蓄能电站,枢纽工程主要由上水库、下水库、输水发电系统及地下厂房洞室群等辅助工程等组成。

为确保大跨度地下厂房顶拱的施工安全,控制围岩变形,采用全长粘结性锚杆进行支护,工程锚杆总数约为8万根左右,锚杆设计直径主要有φ25mm、φ28mm两种,锚孔直径分别为42mm、50mm、54mm,锚固砂浆强度为M30,设计长度主要有3~11m。

2锚杆模拟试验为积累工程锚杆的检测经验,获得真实可靠的对比数据,现场先选用该工程具有代表性的锚杆类型进行模拟试验,模拟试验分为室内锚杆试验和现场模拟锚杆试验:其中室内模拟锚杆试验3根,采用内径与锚杆孔径相同的PVC管,将外径略小于PVC管的内空软橡胶胶管套在设计不密实段的杆体上,两端用铁丝扎紧防止浆液渗入;现场模拟锚杆共11根,在通风洞风机室洞室侧壁施工,采用先注浆后安装锚杆方式进行,缺陷位置采用内空软橡胶管套在锚杆杆体上,两端用铁丝扎紧防止浆液渗入。

模型锚杆试验分别在注浆后3天、7天、14天和28天龄期进行了测试试验,根据不同龄期实测的曲线和实际缺陷类型进行对比。

3工程锚杆现场检测由于工程的特殊性,很多部位不允许进行抗拔试验,只能进行无损检测。

巷道围岩稳定性测试方法技术分析

巷道围岩稳定性测试方法技术分析

巷道围岩稳定性分析对矿井 的安全高效生产有着 重要影响。认识并掌握巷道地质条件能够 为巷道的合 理设 计 与施 工 、 巷 道 的支 护形 式 选 择 以及 其 稳 定 性 评 估提供理论依据。井下巷道 受到构造应力、 采 动影 响 等因素, 会产生相应的变 形与破坏。分析影响巷道变 形破坏 的主要原 因, 即可获得对巷道变形有效控 制的 方法 。对 于 巷 道 围 岩 稳 定 性 是 由 围岩 的 工 程 地 质 特 征、 地 应 力和支 护控 制技 术决 定 的 , 论 文 结合 矿 山巷 道 特征 , 对其稳定性影 响因素以及相应的测试方法技术 进行总结 , 为以后提高对巷道稳定性评价 , 提高巷道 的 安全性 提供 技术 指导 。 2巷 道 围岩存在 的地 质 问题 2 . 1存在 的地 质 问题 巷道环境中面临不同地质 问题 , 如构造 、 岩性、 地 下水等多方面综合影响。其常 导致顶板 塌落、 底板隆 起、 围岩开裂 、 突发岩爆失稳等事故 , 影响矿井安全生 产。由于巷道使 用的要求和标 准不 同, 其对围岩稳定 性的要求也不尽相同 。不同的深度不 同的地域也都 有差别 , 这便给巷道的设计和施工带来 了诸多 困难 , 故 对其稳定性监测也显得尤为重要。 2 . 2影 响 因素分 析 影响巷道围岩稳定性的因素分为地质和非地质 因 素。其中地质因素主要包括围岩的性质、 地质构造、 围 岩的初始应 力状态 、 岩体结构和地 下水 。非 地质因素 包 括巷施 工 方法、 井巷位置、 巷道轴线方位以及采动影响等。 2 . 2 . 1地质 因素对 围岩 稳定 性的 影响 地 质 因素对 围岩影 响 表现 在 当围岩 应 力 小 于或 等 于围岩强度时, 围岩处于平衡或极限平衡状态 ; 反之井 巷不稳定。其中围岩的性质对巷道变形与破坏有决定 性影响 ; 在地质构造运动作用下 , 会产 生各种 结构面 , 形变 、 错动、 断裂使其破碎 , 在不同程度上 , 丧失了原岩 的完 整 性 , 从 而表 现岩 体失 稳 ; 围 岩 的初 始 应 力场 的形 成与岩体结构、 性质、 埋藏条件 以及构造运动的历史等 性质密切相关 , 应力状态 的变化直接影响围岩稳定性 。 岩体 含水 情 况 , 造 成 溶 蚀 等破 坏岩 体 完 整 性 进 而影 响

锚杆支护煤巷围岩稳定性分析

锚杆支护煤巷围岩稳定性分析

松动圈支护理论所确定的锚杆间排距为:
厂丌
a=/砖r=o.7
(2)
~∥让9
式中旷昏一咄销全杆系的数问排,距一;般根据巷道重要程度及
r围岩服的务重年力限密可度取2,—取3;25×103 N;
Q——锚杆设计锚固力,该矿锚杆的设计锚
固力为40×10’N。
该采区帮锚杆的实际间排距为0.7 m,因此符 合松动圈支护理论所确定的锚杆长度。
2巷道两帮支护强度分析
通过测试回采巷道两帮的松动圈厚度,对巷道 现有支护强度进行分析,可以反映巷道两帮的稳定 性情况。回采巷道松动圈的大小不仅与围岩的强 度、原岩应力的大小、巷道断面的形状等多种因素有 关,而且与巷道的支护方式、支护参数有较大的关 系。巷道围岩松动圈的大小是确定支护强度的重要 依据,也是对巷道围岩稳定性进行评价的重要依 据‘2—4】。
£‘=£二1一hi—l i=2,3,…,n

(3)
式中玎——第i层离层跨距;
丸——第i层厚度。
经过对力学模型的推导可以得到稳定跨距的计
算公式
k=f^/f田(10.+7他380+',m/h丙i
(4)
式中k——第i层稳定跨距;
他——支护荷载系数;
万方数据
·108·
煤矿安全(Total 406)
卜m旷。蠕咄—全变—系系岩数数层‘㈤载10,荷】孝,系=,数O.7;=457。一o.7;
m:=}乏yihf ’y‘,‘‘
.(5)
式中md卜卜=k系巷H数道,埋m深~,。m;
(6)
由式(4)计算出的各层稳定跨距k与该层离层 跨距相比较,即可确定该层的稳定性:
厶i>Li"第i层稳定;
L=Li+第i层处于临界状态;
ti<Li+第i层失稳。 3.2铰接拱理论在梧桐庄矿回风平巷应用实例

煤巷锚杆支护巷道稳定性相似模拟实验研究

煤巷锚杆支护巷道稳定性相似模拟实验研究
: : : : : : : : : : : : : : : : : :- : : : : : : : : : : : i : : : : : : : : : : : : : 7
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岩石致密坚硬 ,稳 固性较 好。煤层 以下 地层虽 然含 有承压
l 工 程 概 况
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文 献标识 码 :A
文章 编号 :17 — 9 9 2 1 ) 1 0 8 -4 6 1 0 5 ( 0 1 1 - 0 50 0
上湾煤矿主采 1—2 、2—2 煤层 ,顶 底板 岩性 主要是 砂质泥岩 、粉砂岩 、局部为细 一 粗粒 砂岩及泥 岩、粘土岩 ,
图 5 右侧 巷 道 片 帮 情 况 图
煤 — 层 可
图 3 左侧 巷道 的工作面开挖后 顶板离层、下沉情况
6. 嚣 蓊 .1 1 1 ̄ 雪 .泌 1 5 6 冈
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图 6 应力观测点布置图 ( mm)
2 . " 1 孕 3. ." "2 1 3 .应观点 一 力 测
实验研究 ,主要研 究 了回采巷 道 围岩的应 力分 布、围岩 的
位移 以及 变形 破坏情 况 ;动 压影 响下 回采巷 道 的应 力分 布
以及 变形 破坏特征 。 图 2 相似模拟实验原始模型图
2 2 边界 条件 的确 定 .
根据 煤巷 支护 的理论 与实 践研究 成果 ,认 为巷 道一 定
方法,文章针对矿井采用的双巷布置情况 ,在确定支护参数 的前提条件下,采用相似模拟实验对

回采巷道围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统研制与应用共3篇

回采巷道围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统研制与应用共3篇

回采巷道围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统研制与应用共3篇回采巷道围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统研制与应用1随着我国矿业的快速发展,采煤工作面的数量、规模和年产量都在不断增加。

煤炭生产的安全与高效已经成为煤炭企业的首要任务。

采煤工作面围岩稳定性是生产安全的基础,因此研究围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统是十分必要的。

采巷道围岩稳定性分类的基本方法对于采煤工作面,基于采煤发生时围岩的破坏特性,可将围岩破坏分为切割破坏、解体破坏和松动破坏。

围岩的破坏模式通常受到煤层厚度、煤岩相对接触性、开采参数等因素的影响。

根据不同破坏模式特征和松散程度,可以进行围岩稳定性分类。

目前,国内外学者对于围岩稳定性分类方法已经有了较为成熟的研究,主要有Q(Barton)P(c)岩质量分类法、岩体稳定性分类法、围岩稳定性破碎级别分类法等。

锚杆支护设计决策系统的基本原理锚杆支护设计决策系统是指通过计算机仿真等技术手段,对采煤工作面的围岩稳定性进行科学、客观的评估,并在此基础上,为采煤工作面提供合理的设计方案和支护决策。

针对不同稳定性分类,决策系统可根据采掘工艺、采煤参数、煤与岩相对接触性、深埋程度等因素,对锚杆支护方案进行自动计算和优化,使其更符合实际生产需要。

核心技术包括围岩稳定性分类、锚杆支护力学特性、支护方案优化算法等。

建立围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统的意义建立围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统,对加强煤炭生产安全管理,提高采煤工作面整体效益具有深远影响。

它可以通过科学评估围岩稳定性,自动计算出适宜的锚杆支护方案和支护参数,使得生产过程中最小化煤炮事故的发生几率,并有效提高采煤工作面的掘进进度。

总之,对于围岩稳定性分类及锚杆支护设计决策系统研制,应该从理论与实践结合的角度出发,通过多年生产实践与大量数据积累,结合现代化技术手段,建立一套解决实际问题的指导性决策系统,进一步提高采煤工作面的效益,促进煤炭工业的可持续发展。

基于锚杆组群工作荷载无损检测巷道围岩稳定性研究

基于锚杆组群工作荷载无损检测巷道围岩稳定性研究

基于锚杆组群工作荷载无损检测巷道围岩稳定性研究【摘要】随着计算机技术和现代检测技术的快速发展,在巷道、硐室围岩稳定性的预测和破坏机理及其过程的损伤诊断中出现了一些智能的、动态的测试方法,如用电磁辐射、超声波、声发射和地质雷达等,使我们有可能直接测得矿山压力的变化规律这一围岩稳定的关键因素。

依据围岩稳定性研究与实践知识,在基于锚杆无损检测的基础上,提出了判定和预测群锚结构围岩稳定性的一种新的方法:通过无损检测得到锚杆组群的工作荷载实时的对围岩稳定性作出评价。

【关键词】锚杆;无损检测;锚固力;工作载荷;围岩稳定性;0引言对巷道、硐室围岩稳定性的研究与研究地面建筑稳定性相似,地面建筑的稳定性有其自身结构的稳定性和外部荷载决定,所以围岩的稳定性也取决于两个方面:一方面是围岩所受应力状态,即其所承载的载荷;另一方面是围岩本身的结构特点和力学特性,即其自身稳定性。

所以围岩的失稳就是其所受应力超过了围岩本身的强度范围,而形成一个连续的贯通区及滑动面,导致围岩变形、破坏、失稳。

因此,围岩稳定性研究发展的过程也就是围岩应力理论研究发展的过程。

随着工程技术的发展,人类需求的增加,巷道及其他地下工程的开挖也向深部发展,逐渐发现古典压力理论不能正确解释实际工程中的情况。

根据当时的支护形式和施工水平,应力理论逐步发展形成了散体压力理论,该理论认为支护结构所承受的矿山压力不是其上覆岩层的重量,而是巷道围岩松动破坏,形成坍落拱内的岩体的重量。

当时太沙基和曾氏理论被大家所接受。

他们都认为坍落拱的高度与巷道、硐室的跨度及围岩的性质有关。

但是,前者认为坍落拱形状是矩形,后者认为坍落拱形状是抛物线形。

“围岩松动、坍落能够自行稳定,自行稳定后的围岩又具有自承能力”是巷道围岩经常发生的一种现象。

《轴变论》从理论上论证了该现象的发生、发展过程。

该理论认为:巷道围岩坍落又能自行稳定的现象可以用弹性理论进行分析解释,因为围岩应力超过了岩休的强度极限使围岩受到破坏,围岩坍落改变了巷道的轴比,使岩体应力重新分布,而应力重分布导致岩体中高应力下降,低应力上升,并且向拉力和应力均匀分布发展,直到稳定而停止。

锚杆(锚索)无损检测监测和分析办法

锚杆(锚索)无损检测监测和分析办法

锚杆(锚索)无损检测管理制度第一章总则第一条为了提升锚杆、锚索施工质量,加强锚杆(锚索)无损检测管理,依照《锚杆质量无损检测技术规程(JGJ/T182-2009)》和《锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)》制定此制度。

第二章组织与职责第二条组织机构与职责为确保锚杆(锚索)无损检测工作的顺利开展,成立锚杆(锚索)无损检测领导小组。

具体领导机构如下:组长:(总工程师)副组长:(生产办主任)(生产办副主任)成员:(掘进队技术队长)(采煤队技术队长)(准备队技术队长)(生产办技术员)(生产办技术员)(生产办技术员)小组下设办公室,办公室设在生产技术办公室,此办公室为锚杆(锚索)无损检测日常管理机构,生产办主任兼任办公室主任。

组长职责:全面领导锚杆无损检测工作。

组织制定检测办法,督促各队组开展检测工作。

副组长职责:(一)在组长的领导下,组织开展检测。

(二)及时向组长汇报工作中发现的问题及工作进展情况。

(三)组织分析检测数据,提出指导建议。

(四)协调测试各项工作,检查小组成员工作的完成情况,督促工作进度,检查无损检测结果。

成员职责:(一)负责开展无损检测记录、分析、总结。

(二)负责设备维修、维护、使用管理。

第三章锚杆(锚索)无损检测管理区域划分第三条各队组负责对本队所施工锚杆、锚索的检测工作。

第四章锚杆无损检测仪使用方法及要求第四条锚杆(锚索)无损检测方法:锚杆直径φ18mm/φ20mm,锚索直径为φ17.8mm;锚杆整体长度为1800mm~2500mm,锚索整体长度为3000mm~8000mm,要求激发产生的信号频率高,激发时采用偏心金属小锤敲击锚杆(锚索)端头,力度要轻,以免钢筋产生共振。

安装方式如图1所示。

主机信号采集时,采样率设置为500KHz,滤波带宽设置为500Hz~10KHz。

图1 锚杆、锚索检测示意图第五条锚杆(锚索)无损检测仪使用注意事项:(一)本仪器为精密电子仪器设备,使用过程中一定要注意防护,轻拿轻放,否则容易损坏,影响正常使用。

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基于锚杆组群工作荷载无损检测巷道围岩稳定性研究
【摘要】随着计算机技术和现代检测技术的快速发展,在巷道、硐室围岩稳定性的预测和破坏机理及其过程的损伤诊断中出现了一些智能的、动态的测试方法,如用电磁辐射、超声波、声发射和地质雷达等,使我们有可能直接测得矿山压力的变化规律这一围岩稳定的关键因素。

依据围岩稳定性研究与实践知识,在基于锚杆无损检测的基础上,提出了判定和预测群锚结构围岩稳定性的一种新的方法:通过无损检测得到锚杆组群的工作荷载实时的对围岩稳定性作出评价。

【关键词】锚杆;无损检测;锚固力;工作载荷;围岩稳定性;
0引言
对巷道、硐室围岩稳定性的研究与研究地面建筑稳定性相似,地面建筑的稳定性有其自身结构的稳定性和外部荷载决定,所以围岩的稳定性也取决于两个方面:一方面是围岩所受应力状态,即其所承载的载荷;另一方面是围岩本身的结构特点和力学特性,即其自身稳定性。

所以围岩的失稳就是其所受应力超过了围岩本身的强度范围,而形成一个连续的贯通区及滑动面,导致围岩变形、破坏、失稳。

因此,围岩稳定性研究发展的过程也就是围岩应力理论研究发展的过程。

随着工程技术的发展,人类需求的增加,巷道及其他地下工程的开挖也向深部发展,逐渐发现古典压力理论不能正确解释实际工程中的情况。

根据当时的支护形式和施工水平,应力理论逐步发展形成了散体压力理论,该理论认为支护结构所承受的矿山压力不是其上覆岩层的重量,而是巷道围岩松动破坏,形成坍落拱内的岩体的重量。

当时太沙基和曾氏理论被大家所接受。

他们都认为坍落拱的高度与巷道、硐室的跨度及围岩的性质有关。

但是,前者认为坍落拱形状是矩形,后者认为坍落拱形状是抛物线形。

“围岩松动、坍落能够自行稳定,自行稳定后的围岩又具有自承能力”是巷道围岩经常发生的一种现象。

《轴变论》从理论上论证了该现象的发生、发展过程。

该理论认为:巷道围岩坍落又能自行稳定的现象可以用弹性理论进行分析解释,因为围岩应力超过了岩休的强度极限使围岩受到破坏,围岩坍落改变了巷道的轴比,使岩体应力重新分布,而应力重分布导致岩体中高应力下降,低应力上升,并且向拉力和应力均匀分布发展,直到稳定而停止。

应力均匀分布的巷道轴比使巷道围岩处于最稳定状态,此时巷道形状是椭圆形。

上世纪六十年代,考虑到支护与围岩共同作用的弹塑性理论解和围岩节理、裂隙的计算解。

利用共同作用的理论来分析解决实际工程问题,要把围岩和支护的共同变形与支护上的作用力(围岩压力)、支护刚度、支护时间等关系正确的联系起来,就必须依据原岩体应力为前提条件,进行理论分析。

但是由于计算所需要的岩石力学参数准确确定比较困难、不能正确估计支护前围岩的变形量、不能全面解释围岩破坏的机理,并且没有判断围岩破坏、失稳的准则等。

所以,通过共同作用理论计算得到的结果,对巷道设计只能作为一般的参考。

这种方法主
要是在工程地质的基础上,根据极限平衡理论研究岩块的形状和大小及其坍落条件来分析围岩稳定条件的方法。

时至今日,围压理论已经有了很大的发展,但各种理论任然处在验证和发展之中,随着围压理论的发展,也出现了许多围岩稳定判断的方法,但是以据经验的工程类比的方法和现场实测方法还占有重要的地位。

不管用什么方法判断围岩的稳定性,仅仅采用一种理论,用一种方法预测和判断各种不同目的和不同地质条件下的地下工程围岩稳定是不现实、不可靠的[5]。

1锚杆无损检测原理
1.1 锚固长度
根据波阻抗定义,固结段的上界面可认为波阻抗增大,固结段的下界面可认为波阻抗减小。

应力波到达固结段的上、下界面发生的反射,分别称之为固端反射与底端反射。

经过分析,固端反射信号与首波信号相位相反,而底端反射信号于首波信号相位相同。

如果已知锚杆的长度,并在波动曲线上,分别识别出首波信号、固端反射信号与底端反射信号,读出固端反射时间与底端反射时间t,并预先测出自由锚杆内的弹性应力波速,那么就可以计算锚杆的自由段长度,锚固段长度与固结波速[1]。

;(1)
1.2 锚杆工作荷载
表锚杆在支承状态下的工作荷载是锚杆支护设计实际使用过程中的重要参数。

理论研究表明:端锚锚杆的工作荷载与其在端头激振状态下自振频率显著相关。

锚杆的工作载荷(F)与其在激发载荷作用下系统的振动频率(基频)呈幂函数关系[1]。

即有:
(2)
式中:L为锚杆的长度;f为锚杆的振动频率;为锚杆体中的纵波传播速度;E为锚杆弹性模量;A为锚杆的横截面积。

这样就可在同类围岩及支护结构条件下,通过现场拉拔、动测标定得出相应载荷—基频关系的标定曲线,进而通过实测响应曲线的傅里叶变换求得其基频,进而确定其他锚杆的工作载荷。

2 锚杆与围岩的相互作用[5]
锚杆锚固作用通过径向锚固力能改变围岩的受力状态,即将围岩由单向或双向受力状态转化为三向应力状态,从而改善了围岩受力状态,提高了围岩的稳定性,起到了支护作用;切向锚固力提高了弱面的力学性质,增加围岩的强度,起
到了加固作用,所以锚杆是支护和加固两种作用的完美结合。

(1)锚杆支护对围岩稳定的控制作用
锚杆作为插入巷道围岩内部的一种隐蔽支护方式,它不但可以给巷道表面的围岩通过托盘施加托锚力,对巷道围岩起到支护作用,而且还可以给锚杆锚固范围内的岩体施加约束力,阻止巷道围岩的变形,被锚杆锚固岩体的强度也得到了提高,此时,锚杆起到加固巷道围岩作用。

锚杆支护的技术优势能够使巷道的围岩产生较小的变形时,就可以为围岩提供较大的约束力即锚固力,锚固力能够使巷道在开挖后处于临界状态的围岩迅速调整到稳定的状态,从而获得较高的自承载能力,快速、有效的控制围岩的变形。

由于锚杆对巷道围岩提供的支护强度比围岩自身的极限强度低的多(一般围岩强度为锚杆支护强度的100倍以上),所以,锚杆对围岩变形控制的作用十分明显,在软弱破碎围岩条件下更为明显。

(2)围岩性质对锚杆的力学特性的影响
围岩的力学特性往往决定了锚杆的实际工作性能,尤其是软弱破碎围岩的力学特性对锚杆的力学特性影响更为显著。

相同的锚杆、锚固剂以及锚固长度,围岩力学特性的不同,锚杆所承受的拉拔力也不相同,围岩硬度越低、岩体越破碎,锚杆所能承受的拉拔力就越小,反之,就越大。

围岩峰后发生剪胀变形的过程对锚固力的产生与发展趋势有明显的影响,在围岩剪胀变形的过程中,应变软化特性是巷道锚杆支护所特有的力学特性。

在软弱破碎的围岩条件下,围岩的力学性质对锚杆的力学特性影响显著。

图1是锚杆与围岩相互作用曲线,曲线1是无支护巷道的围岩压力和位移关系曲线;曲线2是由于锚杆切向锚固力的作用,加固围岩后的围岩压力与位移关系曲线;曲线3是锚杆的径向锚固力与围岩位移关系曲线;曲线4是径向锚固力丧失后,仅切向锚固力作用时的围岩压力与位移关系曲线;U1是锚杆安设前围岩变形量;B是锚固围岩的平衡点;S是围岩松动的坍塌点;Pr是围岩压力;P 是支护阻力;U是围岩变形量;P是原岩内力。

锚杆的支护和加固作用分别通过曲线2、3表达。

2是切向锚固力的作用曲线,切向锚固力对围岩性质的加固作用只有在围岩受载变形时出现。

3是径向锚固力的作用曲线,它随着围岩变形而逐渐增大,最终与曲线2相交于B点,这时锚固围岩达到平衡。

如果径向锚固力未到B点就丧失,那么曲线2就转变为曲线1,围岩可能在S点失稳或在C 点稳定。

曲线l与曲线2在A点分离,在A点前未安设锚杆,A点后锚杆的切向锚固力随围岩变形而逐渐发挥作用。

图1 锚杆与围岩相互作用曲线
Fig. 1 bolt and rock interaction curve
围岩的力学特性决定了巷道锚杆与围岩的相互作用关系。

锚杆改变围岩的力学特性,提高了围岩的自承能力,减少围岩的变形,维持了巷道围岩的稳定,锚杆对巷道围岩控制作用显著;反之,围岩的力学特性也影响着锚杆的力学特性。

所以,锚杆与围岩是一种相互作用,相互影响、相互制约的关系,可以通过锚杆
的受力情况,判断围岩稳定状态。

3 结论
通过锚杆组群动态无损检测得到锚杆的工作荷载,进而对锚杆支护的巷道或硐室围岩的稳定性作出评估的一种新的方法。

这种方法需要在要测试的巷道或硐室内选择一定的区域,对该区域的锚杆进行逐一检测出锚杆的工作荷载,如果所测的所有锚杆的工作荷载都在锚杆设计荷载的范围之内,就认为该巷道的围岩是稳定的;如果在测试的所有锚杆之中有个别的锚杆的工作荷载接近或者大于其设计荷载的范围,由弹性转为塑性变形,并且其它的锚杆的工作荷载有逐渐增大的趋势,那么就认为巷道的围岩有失稳的趋势和潜在的危险;如果所测试区域大部分的锚杆的工作荷载都接近或超过其设计的荷载的范围,那么就认为该巷道或硐室面临失稳的危险,具体判断标准还需要在以后的工作、实验中得到逐步完善。

参考文献:
[1] 李义,刘海峰,王富春. 锚杆锚固状态参数无损检测及其应用[J]. 岩石力学与工程学报,2004,23(10):1741-1744.
[2] 李义,高国付,赵阳升. 基于特征锚杆工作载荷无损检测的巷道围岩稳定性评估初步研究[J]. 岩石力学与工程学报,2004,23(S2),4893-4897.
[3]刘传孝等.巷道围岩稳定性预测与控制[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,1999.
[4] 李义,刘海峰,孙仁元. 反射波法检测锚杆锚固质量的几个问题研究[A].第六次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C].武汉:中国科学技术出版社,2000.10,813-817.
[5]于学馥,郑颖人等.地下工程围岩稳定分析[M].北京:煤炭工业出版社. 1980.。

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