松动圈理论
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
式中：Q——单根锚杆负担岩石重量，Kg； γ——岩体的容重，Kg/m3； a——锚杆的间排距。
建筑工程学院
喷层厚度的确定
喷层只起局部支护作用，即锚杆间 的表面支护、控制锚杆间非锚固区危石 的坠落以及防止围岩风化。 由于上述按活石重量的计算方法的 科学性、准确性难以确定，所以喷层厚 度多依据工程类比法确定，中松动圈条 件下一般为50~100mm。
建筑工程学院
（泥岩）
建筑工程学院
（煤）
建筑工程学院
（砂岩）
建筑工程学院
（大理岩）
建筑工程学院
碎胀变形规律
峰值前弹塑性体积变形很小， 约占5％~15％；峰值后？ 岩性不同，体积应变最大值不 同。其序次（根据一般情况强度的 不同）：大理岩 > 粉砂岩 > 砂岩 > 泥岩 > 煤
建筑工程学院
建筑工程学院
问
题 二？
如何确定松动圈碎胀变形力?
建筑工程学院
（1）碎胀变形是支护主要对象
实测破裂圈厚2.74 m （支护500 mm厚混凝土）
支护破坏现象？原因是松动区（应力调整）发展过程。
建筑工程学院
（1）碎胀变形是支护对象的实验研究
中国矿业大学设备（美国MTS公司的伺服机）
建筑工程学院
（粉砂岩）
1.概念
开巷后变化：
（1）巷道周边应力集中；（2）强度降低（超过则破 坏，等于为极限平衡，小于则稳定）；
结果：出现围岩松动圈。`
煤矿巷道普遍存在松动圈！
建筑工程学院
理论分析
建筑工程学院
物理模拟
建筑工程学院
现场实测
建筑工程学院
2.松动圈的性质
（1）松动圈的形状(最大水平主应力理论)
建筑工程学院
问
题
三？
如何依据松动圈值进行支护参数设计?
建筑工程学院
（1）锚杆支护设计方法
小松动圈：喷射混凝土支护 中松动圈：悬吊理论确定锚杆支护参数 大松动圈：采用组合拱确定锚喷(注)网 支护形式:
喷射混凝土、锚喷、锚网、 锚喷网及锚注支护等。
建筑工程学院
松动圈支护参数设计方法
（1）小松动圈（松动圈 厚度为0--40 cm ） 碎胀变形很小，支护 主要是危岩重量，只用 喷层支护即可。
建筑工程学院
（2）中松动圈（松动圈厚度40~150cm）
碎胀变形较小，由于锚杆可以穿过松 动圈厚度，用悬吊原理设计锚喷支护。
建筑工程学院
以锚杆为锚喷支护的主体构件。 由于围岩松动圈厚度小于常用锚杆长 度，因此可采用锚杆悬吊作用机理来 设计支护参数，锚杆支护的最大荷载 ，可用下式表示： P（支护力）≥Max{松动圈形成的碎 胀变形力，松动圈内岩石自重，弹塑 性变形力} P（支护力）＝{松动圈内岩石自重}
建筑工程学院
（4）围岩松动圈性质
围岩松动圈与地应力、围岩强度密切 相关，影响显著（2次模拟,赵矿）； 松动圈与支护强度关系（阻力小，有 间隙，滞后）； 与尺寸关系（3~7米影响不显著）；
断面形状关系;
建筑工程学院
综上所述：
（1）煤矿巷道围岩松 动圈普遍存在，碎胀 变形是主要支护对象； （2）松动圈值与支护 难度有定量关系； （3）据松动圈值进行 围岩分类、锚杆支护参数设计。
（2）松动圈发展的时间性
实测表明： 松动圈是围岩应力 大于围岩强度的产物。 开巷后松动圈由小到大 发展。具有时间效应。 小松动圈的发展一 般需要3—7天；
大松动圈的发展一 般需要2---3个月。
建筑工程学院
wk.baidu.com
（3） 松动圈与支护难度关系
松动圈对支护 的影响很大。这 主要是由于松动 圈的产生，使围 岩破裂体积膨胀。
建筑工程学院
三、围岩松动圈设计步骤 1. 获得松动圈值 2. 松动圈分类法 3. 支护参数设计 4. 施工关键技术
建筑工程学院
问
题 一？
如何获取松动圈厚度值?
建筑工程学院
（1）煤矿巷道松动圈普遍存在
（二）地质雷达实测方法
建筑工程学院
（2）松动圈智能预测系统
建筑工程学院
建筑工程学院
松动圈预测系统设计及实现
建筑工程学院
建筑工程学院
按“冲切型”破坏验算喷层厚度
b≥G/(SRg) 式中：b——喷层厚度，m； G——危石重量，N； S——危石与混凝土接触面周长，m； Rg——喷射混凝土的计算抗拉强度，由
施工现场确定。
建筑工程学院
当按照上述公式计算出喷射混凝土的 厚度小于50mm时，则为满足防止围岩风化 的要求，对于喷射混凝土一般喷厚应大于 50mm，考虑到地下工程的特殊性一般喷层 厚度为80~100mm。
建筑工程学院
锚杆长度
L＝L1＋Lp＋L2
式中：L——锚杆长度，mm； L1——锚杆的外露长度， 常取L1＝50~100mm； Lp——围岩松动圈的值，mm； L2——锚杆锚入弹塑性区的深度， 一般为300~400mm，围岩强度较小时取 较大值，反之取较小值。
建筑工程学院
锚杆间排距的确定 如果采用等距离布置，每根锚 杆所负担的岩体重量为其所承受的 荷载，可按下式计算： Q≥γLpa2 a≤√Q/Lp
THANKS！
建筑工程学院
各位同学、老师
下午好
一、基于松动圈支护理论的巷道支护技术研究
Ppt制作：陶汝俊
陶汝俊：201303200220 王天尧：201303200221 徐万师：201303200223 熊 票：201303200222 杨松勇：201303200225 杨帅飞：201303200224
建筑工程学院
二、围岩松动圈基本观点
建筑工程学院
（3）大松动圈软岩（大于150cm） 碎胀变形很大 ，试验证明：用组 合拱原理设计锚喷 网支护可以成功。
建筑工程学院
组合拱在大松动圈中的成功依据 锚固体具有较大 可缩性，并且其强 度基本等于原岩体 强度。这刚好符合 软岩支护的要求。
其支护能力是U 钢支护的2—3倍。
建筑工程学院
敬请赐教
建筑工程学院
喷层厚度的确定
喷层只起局部支护作用，即锚杆间 的表面支护、控制锚杆间非锚固区危石 的坠落以及防止围岩风化。 由于上述按活石重量的计算方法的 科学性、准确性难以确定，所以喷层厚 度多依据工程类比法确定，中松动圈条 件下一般为50~100mm。
建筑工程学院
（泥岩）
建筑工程学院
（煤）
建筑工程学院
（砂岩）
建筑工程学院
（大理岩）
建筑工程学院
碎胀变形规律
峰值前弹塑性体积变形很小， 约占5％~15％；峰值后？ 岩性不同，体积应变最大值不 同。其序次（根据一般情况强度的 不同）：大理岩 > 粉砂岩 > 砂岩 > 泥岩 > 煤
建筑工程学院
建筑工程学院
问
题 二？
如何确定松动圈碎胀变形力?
建筑工程学院
（1）碎胀变形是支护主要对象
实测破裂圈厚2.74 m （支护500 mm厚混凝土）
支护破坏现象？原因是松动区（应力调整）发展过程。
建筑工程学院
（1）碎胀变形是支护对象的实验研究
中国矿业大学设备（美国MTS公司的伺服机）
建筑工程学院
（粉砂岩）
1.概念
开巷后变化：
（1）巷道周边应力集中；（2）强度降低（超过则破 坏，等于为极限平衡，小于则稳定）；
结果：出现围岩松动圈。`
煤矿巷道普遍存在松动圈！
建筑工程学院
理论分析
建筑工程学院
物理模拟
建筑工程学院
现场实测
建筑工程学院
2.松动圈的性质
（1）松动圈的形状(最大水平主应力理论)
建筑工程学院
问
题
三？
如何依据松动圈值进行支护参数设计?
建筑工程学院
（1）锚杆支护设计方法
小松动圈：喷射混凝土支护 中松动圈：悬吊理论确定锚杆支护参数 大松动圈：采用组合拱确定锚喷(注)网 支护形式:
喷射混凝土、锚喷、锚网、 锚喷网及锚注支护等。
建筑工程学院
松动圈支护参数设计方法
（1）小松动圈（松动圈 厚度为0--40 cm ） 碎胀变形很小，支护 主要是危岩重量，只用 喷层支护即可。
建筑工程学院
（2）中松动圈（松动圈厚度40~150cm）
碎胀变形较小，由于锚杆可以穿过松 动圈厚度，用悬吊原理设计锚喷支护。
建筑工程学院
以锚杆为锚喷支护的主体构件。 由于围岩松动圈厚度小于常用锚杆长 度，因此可采用锚杆悬吊作用机理来 设计支护参数，锚杆支护的最大荷载 ，可用下式表示： P（支护力）≥Max{松动圈形成的碎 胀变形力，松动圈内岩石自重，弹塑 性变形力} P（支护力）＝{松动圈内岩石自重}
建筑工程学院
（4）围岩松动圈性质
围岩松动圈与地应力、围岩强度密切 相关，影响显著（2次模拟,赵矿）； 松动圈与支护强度关系（阻力小，有 间隙，滞后）； 与尺寸关系（3~7米影响不显著）；
断面形状关系;
建筑工程学院
综上所述：
（1）煤矿巷道围岩松 动圈普遍存在，碎胀 变形是主要支护对象； （2）松动圈值与支护 难度有定量关系； （3）据松动圈值进行 围岩分类、锚杆支护参数设计。
（2）松动圈发展的时间性
实测表明： 松动圈是围岩应力 大于围岩强度的产物。 开巷后松动圈由小到大 发展。具有时间效应。 小松动圈的发展一 般需要3—7天；
大松动圈的发展一 般需要2---3个月。
建筑工程学院
wk.baidu.com
（3） 松动圈与支护难度关系
松动圈对支护 的影响很大。这 主要是由于松动 圈的产生，使围 岩破裂体积膨胀。
建筑工程学院
三、围岩松动圈设计步骤 1. 获得松动圈值 2. 松动圈分类法 3. 支护参数设计 4. 施工关键技术
建筑工程学院
问
题 一？
如何获取松动圈厚度值?
建筑工程学院
（1）煤矿巷道松动圈普遍存在
（二）地质雷达实测方法
建筑工程学院
（2）松动圈智能预测系统
建筑工程学院
建筑工程学院
松动圈预测系统设计及实现
建筑工程学院
建筑工程学院
按“冲切型”破坏验算喷层厚度
b≥G/(SRg) 式中：b——喷层厚度，m； G——危石重量，N； S——危石与混凝土接触面周长，m； Rg——喷射混凝土的计算抗拉强度，由
施工现场确定。
建筑工程学院
当按照上述公式计算出喷射混凝土的 厚度小于50mm时，则为满足防止围岩风化 的要求，对于喷射混凝土一般喷厚应大于 50mm，考虑到地下工程的特殊性一般喷层 厚度为80~100mm。
建筑工程学院
锚杆长度
L＝L1＋Lp＋L2
式中：L——锚杆长度，mm； L1——锚杆的外露长度， 常取L1＝50~100mm； Lp——围岩松动圈的值，mm； L2——锚杆锚入弹塑性区的深度， 一般为300~400mm，围岩强度较小时取 较大值，反之取较小值。
建筑工程学院
锚杆间排距的确定 如果采用等距离布置，每根锚 杆所负担的岩体重量为其所承受的 荷载，可按下式计算： Q≥γLpa2 a≤√Q/Lp
THANKS！
建筑工程学院
各位同学、老师
下午好
一、基于松动圈支护理论的巷道支护技术研究
Ppt制作：陶汝俊
陶汝俊：201303200220 王天尧：201303200221 徐万师：201303200223 熊 票：201303200222 杨松勇：201303200225 杨帅飞：201303200224
建筑工程学院
二、围岩松动圈基本观点
建筑工程学院
（3）大松动圈软岩（大于150cm） 碎胀变形很大 ，试验证明：用组 合拱原理设计锚喷 网支护可以成功。
建筑工程学院
组合拱在大松动圈中的成功依据 锚固体具有较大 可缩性，并且其强 度基本等于原岩体 强度。这刚好符合 软岩支护的要求。
其支护能力是U 钢支护的2—3倍。
建筑工程学院
敬请赐教