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礦用錨桿的減垮作用原理分析

發布時間:2021-02-23 13:56:14人氣:

  礦用錨桿的減垮作用原理分析

  如果將拱頂不穩定巖層視為邊墻支承的組合梁(板),由于穩定圍巖上懸掛的錨桿可以視為支點,安裝錨桿相當于增加支點,減小支承跨度,從而減小彎曲應力和撓度對支護而言,保持支護與巖石的穩定性,使巖石不易變形破壞。這就是螺栓的“減跨”功能,實際上是螺栓的懸掛功能。但也未能為錨桿支護參數的設計提供方法和參數。

  錨桿安裝后,隧道圍巖將形成一個連續的收縮帶。錨桿的作用是使一定厚度的收縮帶在圍巖中接受圍巖壓力的概念。20世紀70年代,提出了錨桿拱縮區的作用原理。類似于拱縮區理論,也有復合拱理論。

  根據復合拱理論,在拱洞圍巖裂隙區安裝預應力錨桿時,在桿體兩端形成圓錐體分布的壓應力。如果錨桿群布置在隧道周圍,只有錨桿間距足夠小,各錨桿形成的壓應力錐相互交叉,在巖體中形成一個平均收縮帶。

  即壓力拱(又稱復合拱或壓拱),這種壓力拱可以承受上部破碎巖石施加的徑向荷載。在約束拱中,巖石承受徑向和切向壓力,在三維應力狀態下,圍巖強度得到提高,支護也相應增加。

  復合拱理論在一定程度上提醒了礦井錨桿支護的作用機理,但在分析過程中,并沒有深入考慮圍巖與支護的相互作用,只是簡單地將各支護結構的大支護力相加,從而得到復合支護結構的總支護力,缺乏對加筋巖體本身力學行為的進一步分析和討論,計算也具有普遍的實用性,不能作為一種準確的定量設計,可作為錨桿加固設計和施工的重要參考。

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