基于总安全系数法的喷锚组合支护承载能力试验研究

为验证总安全系数法中喷锚组合支护的计算模型与安全系数计算方法,从结构试验角度研制大型隧道结构模型试验系统,开展毛洞、不同间距系统锚杆下喷锚组合支护结构的加载试验。采用围岩、细砂材料的三轴试验、锚杆材料的拉伸、拉拔试验,明确模型试验中各材料的物理与力学参数,模拟毛洞与不同锚杆间距下喷锚组合支护的加载破坏全过程,试验中监测获取了围岩应力–应变、锚杆应变、喷层内外侧应变、喷层位移随外荷载的演变规律,分析毛洞、不同锚杆间距下喷锚组合支护的设计承载能力、极限承载能力以及变形受力特征,并与总安全系数法理论计算结果进行对比分析。研究结果表明:喷射混凝土与锚杆能有效地与围岩协同承载,提高围岩的侧限力,发挥锚岩承载拱的支护作用,提高围岩的变形与承载能力;试验得到的喷锚组合支护的承载能力、破坏特征均与理论计算结果较为吻合,表明总安全系数法的喷锚组合支护计算方法是合理的,且该方法偏安全。

巷道支护控制蠕变机理分析及参数设计

为了解决深部矿井巷道支护的难题,建立了弹塑性变形软岩巷道力学模型,理论分析了支护机理和巷道表面位移、速率随时间变化曲线,研究了支护结构极限承载能力,然后对巷道支护进行了参数设计。研究得出:巷道围岩的表面位移和时间呈正比关系;选择一定的时间节点,对巷道进行再次支护,可以实现对巷道蠕变的有效控制;全断面注浆+锚索梁支护可以有效增加巷道支护阻力和巷道围岩松动圈的自身承载能力,保证了巷道的稳定性。