锚杆与锚索协同锚固的能量分析研究

地下工程围岩的变形、破坏及失稳过程中始终伴随着能量的转化和转移,支护体对围岩体的变形失稳具有一定的控制作用,对锚固体和围岩内能量的转化和转移也有影响。本文以Mohr-Coulomb准则为依据,从能量角度分析了圆形巷道开挖后围岩内弹性应变能和塑性应变能在围岩中的分布情况和影响因素。指出在破碎区围岩的力学参数中,粘聚力相比内摩擦角对围岩能量分布影响较大。注浆和提高锚杆预应力可以增大岩体的粘聚力,粘聚力的增加可以减少破碎区范围,但会加剧塑性能的集聚,需要配以组合锚索为锚固体提供均布支护力,减弱围岩塑性能集聚效应。为保证锚杆与锚索协同工作,其预应力必须相互匹配,且锚杆和锚索的预应力应与锚杆的弹性模量相匹配,在减少破碎区范围的同时,减弱塑性破坏能集聚程度,降低围岩弹性能,使围岩处于少破碎、均匀破碎和低能量的稳定状态。

围岩松动圈敏感因素解析分析

采用解析方法,分析讨论了巷道围岩进入破裂状态后围岩内的应力分布以及围岩松动圈范围的计算方法,在此基础上,重点采用MATLAB软件,利用控制变量法分析了影响围岩松动圈范围大小的敏感因素,是对围岩松动圈巷道支护理论的补偿和完善。论文获得以下主要结论:①在理想弹塑性情况下,是无法确定松动圈范围的大小,而利用塑性位势理论求出塑性应变并补充径向应变在松动圈与塑性区交界处相等的条件就可以确定松动圈范围的大小;②影响松动圈范围的敏感因素是原岩力学参数和原岩应力,而支护力和松动圈内围岩的粘聚力对松动圈范围的影响较弱;③松动圈内围岩的粘聚力在有限范围内对松动圈范围影响显著,注浆加固可有效提高围岩的粘聚力,进而可在有限限度内减少松动圈范围;④理论上证明了支护力对松动圈范围的影响较小,在现有支护条件下可忽略不计。