隨著煤炭資源逐漸由淺部向深部開采,圍巖條件越來越復(fù)雜,遇到的難題也頻繁增多,對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)也越來越困難。在目前的巷道圍巖支護(hù)中,通常采用錨桿進(jìn)行支護(hù),但由于軟煤巖性較差,需要在巷道幫部布置預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)作用。本文主要研究不同預(yù)緊力不同長(zhǎng)度的錨索在圍巖中附加應(yīng)力分布情況、在布置錨桿的基礎(chǔ)上加入錨索后對(duì)只布置錨桿時(shí)壓縮拱厚度影響情況及位移場(chǎng)分布情況,這些對(duì)煤炭安全、合理開采具有指導(dǎo)意義。本文主要通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法對(duì)不同預(yù)緊力不同長(zhǎng)度的錨索在圍巖中形成的附加應(yīng)力場(chǎng)及加入錨索前后的壓縮拱厚度進(jìn)行相應(yīng)的模擬分析。為了使整個(gè)分析過程高效快捷且具有代表性,煤巖巖性選取軟煤進(jìn)行研究,原巖應(yīng)力為0Mpa,巷道為直墻半圓拱型,其斷面形狀由半圓形和矩形組成,上半圓半徑為2600mm,矩形長(zhǎng)和寬分別為1600mm和5200mm,錨桿長(zhǎng)度、預(yù)緊力和間排距分別為2800mm、80KN和400mm×400mm,錨索長(zhǎng)度分別選取4000mm、4500mm、5000mm、6300mm和7000mm,預(yù)緊力分別選取0KN、80KN、160KN、240KN和320KN,利用FLAC3D軟件分別模擬了相同長(zhǎng)度,... 

【文章來源】：安徽建筑大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

懸吊作用原理

位，組合梁作用理論是用預(yù)應(yīng)力錨索或預(yù)應(yīng)力錨桿將巷道頂板多層軟弱厚度較小的巖層連接起來，看做成一個(gè)整體，形成厚度較大的巖層[36]。這個(gè)分析過程僅僅考慮了錨索（桿）的錨固影響而忽略了圍巖本身影響，容易引起與實(shí)際狀況不相同，因而這樣的分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，如果巷道頂板圍巖發(fā)生松散破碎并產(chǎn)生錯(cuò)位的巖層時(shí)，就不能產(chǎn)生組合梁了。當(dāng)巷道頂板是連續(xù)層狀巖層時(shí)，錨索（桿）參數(shù)合理選擇和設(shè)計(jì)可以參考組合梁作用理論，巷道幫部和底部無法使用組合梁作用理論。圖1-2組合梁作用原理（3）組合拱（壓縮拱）作用理論：如下圖1-3所示，組合拱（壓縮拱）作用理論認(rèn)為在將錨索、錨桿布置在圍巖體時(shí)，錨索（桿）體兩端的地方因?yàn)槭┘宇A(yù)緊力并擠壓四周的圍巖體繼而產(chǎn)生了壓應(yīng)力區(qū)，且呈錐形分布。很多根小間距的錨索（桿）產(chǎn)生的壓應(yīng)力區(qū)之間會(huì)發(fā)生重疊，會(huì)生成均衡的壓縮帶，拱狀形的壓縮帶可以很好的承受巷道頂板破碎圍巖施加的荷載[37-38]，此時(shí)的圍巖受三個(gè)方向應(yīng)力共同作用即三向應(yīng)力狀態(tài)，使其相應(yīng)的承載能力變大。組合拱承受壓力的能力與壓縮帶厚度有著極大的關(guān)聯(lián)，當(dāng)壓縮帶厚度越大則表明組合拱能夠承受壓力的能力就越強(qiáng)，意味著圍巖穩(wěn)定性也就越好[39]。

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論6圖1-3組合拱（壓縮拱）作用理論（4）錨固體強(qiáng)度強(qiáng)化作用理論:此理論認(rèn)為錨索（桿）除了能提供支護(hù)力外還能夠使力學(xué)參數(shù)改善。其中可以看出圍巖殘余內(nèi)摩擦角、殘余粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角、彈性模量及粘結(jié)力都得到了明顯的改善，繼而使其強(qiáng)度及殘余強(qiáng)度出現(xiàn)明顯的提高。近年來，廣大研究工作者開始對(duì)錨索（桿）的支護(hù)機(jī)理開展了廣泛的研究，圍巖殘余內(nèi)摩擦角、殘余粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角和粘結(jié)力的改善與錨索（桿）布置方式密切相關(guān)，合理的布置不僅使得圍巖強(qiáng)度得到了較大提升，同時(shí)也使得圍巖殘余強(qiáng)度得到了較大的提升。當(dāng)預(yù)應(yīng)力錨索布置在圍巖的軸向方向時(shí)，圍巖的彈性模量會(huì)伴隨著預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)間距的變大而減小[40]，即彈性模量與支護(hù)密度的關(guān)系呈正相關(guān)，此時(shí)圍巖粘結(jié)力不受干擾，而內(nèi)摩擦角變大。同時(shí)，圍巖的一些應(yīng)力特性與支護(hù)合理性密切相關(guān)，選擇合理的支護(hù)可以使圍巖狀況有著極大的改善。選擇合理的支護(hù)參數(shù)可以顯著的提高錨固效果，根據(jù)莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則，可以把錨索（桿）看做成巷道周圍圍巖體上施加的荷載來分析。（5）松動(dòng)圈支護(hù)作用理論：圍巖力學(xué)特性可以通過圍巖強(qiáng)度來反映，但是圍巖穩(wěn)定性卻不能用圍巖強(qiáng)度來判斷，因此尋找一個(gè)簡(jiǎn)潔高效的判斷標(biāo)準(zhǔn)刻不容緩。松動(dòng)圈的大小是評(píng)價(jià)圍巖體性質(zhì)好壞的最佳手段，是選擇合理的支護(hù)理論和合理的支護(hù)方式的判斷標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以往的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有的理論知識(shí)，以董方庭為代表的學(xué)者、專家和技術(shù)人員提出了關(guān)于圍巖支護(hù)的一些分類方法，其理論依據(jù)為：①圍巖開挖后會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力平衡，在這個(gè)平衡過程中圍巖松動(dòng)圈類別（大小）是由圍巖的強(qiáng)度及其地應(yīng)力來確定的；②松動(dòng)圈越小意味著支護(hù)越容易，反之意味著支護(hù)越難，錨索（桿）支護(hù)通常在圍巖開挖后，而松動(dòng)圈在

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本文編號(hào)：3071434