锚杆支护机理及其工程应用

简述了锚杆支护机理,阐明了锚杆的支护作用表现在对围岩应力状态的改变和对围岩力学参数的提高上.推导了具有加固圈圆形隧洞的弹塑性解析解,运用锚杆对圆形隧洞围岩物理力学参数提高的公式,得出了锚杆加固圆形隧洞的加固效应.通过计算验证了锚杆对围岩的加固作用.     

锚杆支护机理及其工程应用

简述了锚杆支护机理,阐明了锚杆的支护作用表现在对围岩应力状态的改变和对围岩力学参数的提高上.推导了具有加固圈圆形隧洞的弹塑性解析解,运用锚杆对圆形隧洞围岩物理力学参数提高的公式,得出了锚杆加固圆形隧洞的加固效应.通过计算验证了锚杆对围岩的加固作用.     

管片衬砌配合碎石可压缩层与锚杆的支护型式研究

针对深埋地层中修建盾构隧道,特别是围岩表现蠕变特性,研究一种管片衬砌配合压缩层与锚杆的联合支护技术.采用有限差分与离散元的耦合计算方法,进行了管片衬砌壁后注浆、管片衬砌壁后填充碎石可压缩层、管片衬砌配合碎石可压缩层和高强预应力锚杆的支护效果对比研究.从围岩塑性区发展、沉降随时间变化、管片衬砌弯矩和轴力分析了联合支护效果.从碎石可压缩层的压缩变形路径、锚固围岩的位移矢量等角度揭示了联合支护的细观作用机理.研究结果表明:仅采取管片衬砌配合碎石可压缩层的让压支护手段无法维持管片衬砌的长期稳定;联合支护结构型式既可以提高围岩自身承载能力,也能够有效吸收围岩的蠕变变形.联合支护的作用机理由两部分构成:碎石可压缩层的让压作用与高强预应力锚杆加固围岩作用.其中,碎石可压缩层的让压机理主要通过颗粒间相互嵌挤和错动移位作用调减管片衬砌壁后接触力;高强预应力锚杆的加固机理是由锚杆形成的锚固区控制了蠕变变形的过大发展.研究结果对未来盾构工法修建深部高地应力、强蠕变隧道的支护型式设计具有一定参考价值.     

锚杆锚索联合支护数值模拟及现场应用

分析锚杆锚索联合支护作用机理.根据现场实测围岩参数,采用FLAC3D有限差分计算软件建立相应数值分析模型,模拟不同锚杆间距、不同锚索数量下的锚杆锚索联合支护效果,得出合理、经济的锚杆间距和锚索数量.并与现场试验相比较,验证了模拟的正确性.研究结果对类似巷道的支护设计有一定指导作用.     

陈四楼煤矿煤巷锚杆支护研究

结合陈四楼煤矿 2 4 0 1工作面机巷的具体地质条件 ,对煤巷锚杆支护机理进行了研究 .指出在顶板岩石强度较低的情况下 ,采用高强锚杆支护系统 ,并选择合理的锚固方式 ,可以有效地控制围岩变形 ,保持围岩稳定 .主要介绍了回采巷道锚杆支护的设计思路 ,采用数值模拟方法确定锚杆支护参数并在实施过程中对围岩变形进行监测 .工程实践表明 :应用锚杆支护与棚式支护相比 ,能有效改善围岩的稳定性 ,取得了良好的支护效果 .     

隧洞支护效应的探讨

基于弹性理论,对隧洞开挖后和进行喷锚支护后的应力和塑性变形进行分析。运用FLAC 3D模拟了隧道开挖与支护过程中的力学行为,得到隧道在无支护和喷锚支护作用下围岩的塑性及应力变形情况。结果表明,在喷锚支护中,对锚杆施加预应力,其值为当隧道塑性区消失时所需支护力的大小。这种支护提高了围岩的自承能力,使围岩塑性区的扩展在隧道开挖不久就得到有效抑制,能有制止隧道围岩的进一步破坏。     

锚杆支护作用范围的数值模拟和红外探测实验研究

以潞安矿区巷道锚杆支护参数为基本条件进行数值模拟和物理模型的红外辐射探测实验．使用有限差分软件FLAC^3D模拟了巷道围岩支护前后的位移和应力变化，使用Surfer对数值模拟结果进行二次处理，将锚杆支护后巷道围岩的应力与无支护时的进行相减处理，获得了锚杆支护的作用区域；同时对巷道围岩的红外热像进行相减去噪及对红外增量进行插值和拟合，得到了锚杆支护作用范围的红外辐射温度场变化特征．红外图像处理和数值模拟结果基本一致，为锚杆支护设计提供间、排距安排的理论依据．     

综放全煤平巷锚杆支护模拟试验研究

根据“巷道围岩松动圈支护理论”,以南屯矿３上 煤层综放工作面全煤平巷围岩条件为基础,对不同动压系数、侧压系数、锚杆支护参数条件下,锚杆支护巷道围岩应力分布、围岩变形及巷道破坏规律进行了模拟试验．试验证实,矩形煤巷顶板中存在一个卸压区,巷道两帮和角部区域围岩破坏严重,是支护的重点部位．锚网支护能有效控制采动压力影响下全煤巷道围岩的稳定性．试验得到的结论对于综放全煤巷道锚网支护设计和应用具有指导意义．     

基于增量动力分析的隧洞结构抗震性能评估

近年来随着地震灾害的频繁发生,强震区的地下结构屡屡遭受破坏。长大隧洞作为中国实施西部大开发战略的重要基础工程,其抗震安全问题尤为突出。通过引入增量动力分析（IDA）,结合地震易损性分析方法,提出基于损伤系数指标的隧洞结构抗震性能评估方法。该方法以震后衬砌结构特征部位的损伤系数为性能参数,以地震峰值加速度为强度参数,并建议了适用于隧洞结构抗震安全评价的5级震害划分标准和4级抗震性能水平。针对某隧道工程实例,通过大量非线性动力时程计算,得到了各抗震性能水平下衬砌结构特征部位的地震易损性曲线,进而分析了不同抗震设防水准下衬砌结构发生破坏的概率。结果表明：在8度多遇地震作用下,衬砌结构基本无破坏;在8度设防地震作用下,拱腰处于基本完好状态的概率为87.6%,处于轻微破坏状态的概率为10.72%;在8度罕遇地震作用下,拱腰处于轻微破坏状态的概率为68.7%,处于中等破坏状态的概率为20.8%。在横向和竖向地震动输入下,衬砌结构特征部位的抗震性能由小到大依次为拱腰、拱肩、拱脚、顶拱和仰拱,拱腰、拱肩和拱脚为抗震设计的薄弱部位。该方法较好地考虑了地震动的随机性,可为隧洞结构抗震安全评价提供一种有效思路,研究成果也能为隧洞结构的抗震减震设计提供参考。     

水工隧洞支护特性研究

以某水工隧洞为工程背景,采用D-P屈服准则,考虑了水应力的影响范围,利用ANSYS软件进行了水工隧洞三维弹塑性有限元计算分析.分别研究了衬砌支护材料的选择对隧洞稳定性的影响、开挖过程和应力旋转对支护时机选择的影响.计算结果表明:随着衬砌支护材料弹性模量的提高,隧洞顶部和底部分别有上弹和下沉的趋势,隧洞的稳定性有所提高;隧洞的开挖步骤和应力旋转对衬砌支护施做时机的选择有重要影响.     

三软煤层巷道支护方式及围岩控制效果分析

在分析三软煤层极不稳定煤巷矿压特点基础上，研制了适应两帮大变形的可缩性工字钢支架、适应两帮及顶底严重变形特别是底鼓的U29可缩性环形支架，设计了锚架注联合支护的参数与工艺，并在同一采区先后进行了工业性试验．采用数值模拟方法研究了三软条件下锚梁网索支护不同参数选取、不同布置形式对围岩变形的控制效果，优选了支护参数并进行了现场试验，比较试验结果，表明极不稳定煤巷围岩变形主要特点是强烈和持久的两帮移近及底鼓，锚梁网索支护是控制围岩大变形的有效方法，其技术关键是提高锚杆初锚力、布置底角锚杆及顶角锚索．     

和睦山铁矿采矿进路锚网喷支护参数优化分析

针对大断面采矿进路变形破坏严重、易冒顶等围岩控制难题,提出了全断面锚网喷支护技术方案,采用FLAC3D对支护技术方案围岩控制效果与支护参数进行了优化研究,揭示了不同支护技术方案与支护参数条件下采矿进路围岩稳定演化规律,得到了锚网喷支护结构的最优参数。数值模拟结果表明:随着支护强度提高(锚杆长度增加、间排距减小),采矿进路围岩塑性区破坏深度和位移逐渐减小,采用全断面锚网喷支护技术方案可有效地控制大断面采矿进路围岩的大变形与塑性区扩展,较好的解决了大断面采矿进路支护难题。     

承压拱在隧道喷锚支护参数优化设计中的应用

国内隧道施工中对于Ⅲ类围岩喷锚支护的参数设计多数是根据围岩位移监测结果,经工程类比确定,没有考虑围岩主体对支护参数的影响。根据锚杆加固机理,从理论上阐述了系统布置锚杆时,由于锚杆和喷射混凝土与围岩的共同作用,在锚杆互相作用影响范围之内将形成一个加固后的承压拱。承压拱的厚度与锚杆的长度、间距、围岩的力学性质等因素有关。给出了锚杆加固影响范围系数K_l的计算方法,并根据围岩稳定所必须形成的承压拱最小厚度、锚杆加固影响范围系数K_l和锚杆的间距来确定锚杆长度的方法。优化后喷锚支护成本可降低30％。     

沙湾隧洞数学仿真模型分析及开挖方式研究

通过对沙湾地下隧洞工程的数学仿真模型的分析,以Ⅳ类围岩典型断面为例,计算围岩位移、围岩应力、衬砌及锚杆应力等,分析不同开挖方式对隧洞围岩稳定性的影响,探讨优选隧洞的支护及开挖方式,验证设计方案的合理性。     

煤矿巷道断面形状及锚杆支护围岩变形的数值分析

为了研究巷道不同断面形状和锚杆支护对巷道围岩稳定性的影响,采用ANSYS有限元计算方法进行数值模拟,通过对计算结果分析,得出半圆拱形巷道为最佳断面且煤矿巷道锚杆支护能够有效地控制围岩的变形;煤矿巷道锚杆支护对竖向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩1.8 m范围以内及巷道的两个底角部;对于横向位移的控制作用较大的区域集中在巷道围岩顶板、两帮中部1.6 m范围以内及巷道的两个底角部.     

复杂条件下煤巷支护方案数值模拟优化分析

以河北金能集团东庞矿2610综采工作面巷道为背景,应用有限差分软件(FLAC)模拟巷道的开挖和支护,以围岩中锚杆和锚索不发生破坏为目标函数,对巷道支护方案进行优化分析.模拟结果表明,采用优化后的支护方案,能够使巷道围岩变形大大降低,围岩完整性增加.工程实践证明,取得了良好的技术经济效果,为煤巷支护优化设计提供了一种可行方法.     

让压锚杆能量本构模型及支护参数设计

采用能量分析法将让压锚杆的荷载-位移曲线划分为弹性阶段、让压阶段和塑性强化阶段.分别推出3个阶段让压锚杆的能量本构方程以及围岩作用下的能量方程.近似求解让压锚杆和普通锚杆在弹性极限荷载、承载力极限以及围岩共同作用条件下的支护性能.结果表明:在3种不同条件下,让压锚杆的支护能力较普通锚杆分别提升了52.3%,211.2%,77.3%.依据组合拱理论给出了让压锚杆的支护数量、间距、长度、最大预留空间等参数的理论公式.     

不同长度注浆锚杆支护效果及围岩变形曲线规律

为了探究注浆锚杆支护作用效果,以吉林甄峰岭隧道已出现大变形的软弱围岩区为例,分析了不同注浆范围条件下隧道循环进尺开挖后围岩变形规律.根据大变形区域实测位移进行反演分析,获取隧道围岩真实力学参数,分别对不同注浆锚杆施工支护方案进行循环进尺开挖计算,获得了各方案下隧道各位置位移变化曲线,并采用单元安全度方法对计算结果进行评价.结果表明,目标工程的注浆锚杆最佳应用长度为3 m,其作用效果主要体现在对急速变形阶段变形量的控制.     

东深供水工程凤岗隧洞施工期围岩稳定与支护措施研究

采用三维非线性有限元法,对东深供水改造工程凤岗隧洞施工期围岩的应力和变形进行了仿真分析,研究了围岩的应力变形的分布与变化规律和围岩的稳定性,探讨了支护措施的合理性,介绍了施工期围岩的收敛变形观测成果.综合对比分析观测与计算成果,证实了V类岩区和有断层破碎带的岩区采取钢管拱架与喷混凝土+锚杆联合强支护的经济合理性,为实际工程施工提供了重要参考.     

承压拱在隧道喷锚支护参数优化设计中的应用

国内隧道施工中对于Ⅲ类围岩喷锚支护的参数设计多数是根据围岩位移监测结果，经工程类比确定，没有考虑围岩主体对支护参数的影响．根据锚杆加固机理，从理论上阐述了系统布置锚杆时，由于锚杆和喷射混凝土与围岩的共同作用，在锚杆互相作用影响范围之内将形成一个加固后的承压拱．承压拱的厚度与锚杆的长度、间距、围岩的力学性质等因素有关．给出了锚杆加固影响范围系数Kl计算方法，并根据围岩稳定所必须形成的承压拱最小厚度、锚杆加固影响范围系数Kl和锚杆的间距来确定锚杆长度的方法．优化后喷锚支护成本可降低30％．