端部消波和加密锚杆支护洞室抗爆能力模型试验研究

利用抗爆模型试验装置,研究在集中装药爆炸应力波的作用下,端部消波和加密锚杆支护洞室的抗爆能力;分析和比较3个洞室的拱顶垂直压应力、顶底板相对位移、洞壁应变、顶底板加速度及洞室围岩宏观破坏分布形态的差别。试验结果表明:在爆炸应力波的作用下,当洞室没有发生严重破坏时,端部消波和加密锚杆支护洞室顶底板相对位移和拱脚处最大应变都有减小;拱顶加速度整体上都有不同程度的降低;3个洞室都在拱脚处两侧产生断裂缝,但端部消波和加密锚杆支护洞室在拱顶方向断裂缝明显减少,其拱顶破坏程度得到减轻。说明端部消波和加密锚杆支护洞室能够提高锚固洞室抗爆能力。

不同爆炸力作用下端部消波和加密锚杆支护洞室动态响应研究

基于模型试验,研究了不同爆炸力作用下端部消波和加密锚杆支护洞室的动态响应。在不同爆炸力作用下,三个洞室的拱顶垂直压应力峰值、顶底板相对位移峰值、最大洞壁压应变峰值和拱顶加速度峰值与比例距离呈幂函数衰减规律,并拟合出相应的幂函数曲线。随着比例距离的减小,离端部加密锚杆支护洞室与长密锚杆支护洞室最近测点的垂直压应力峰值的拟合曲线几乎重合,端部消波支护洞室的垂直压应力峰值从比端部消波锚杆和长密锚杆支护洞室大向比它们小转变,大约在比例距离0.6 m·kg^(-1/3)处,三个洞室的垂直压应力峰值相等;端部消波和加密锚杆支护洞室的顶底板相对位移峰值逐渐向长密锚杆支护洞室靠近,当比例距离小于0.8 m·kg^(-1/3)开始超过长密锚杆支护洞室;端部加密锚杆支护洞室与长密锚杆支护洞室的最大洞壁压应变峰值曲线比较靠近,端部消波锚杆支护洞室的最大压应变峰值从比长密锚杆支护洞室小逐渐向比长密锚杆支护洞室大转变;端部加密锚杆支护洞室的拱顶加速度峰值从比长密锚杆支护洞室小到比长密锚杆支护洞室大,比例距离为1.55 m·kg^(-1/3)是两种状态的转折点。

拱顶端部加密锚杆支护洞室抗爆加固效果模型试验研究

采用抗爆模型试验方法,研究了在集中装药爆炸应力波的作用下,拱顶端部加密锚杆支护洞室抗爆效果。通过分析压力时程曲线,证明测试数据规律性合理,数据可靠。分析和比较了拱顶端部加密锚杆支护洞室与不加密锚杆支护洞室所造成的洞室围岩拱顶位移、洞壁应变、顶底板加速度和洞室宏观破坏形态,得出拱顶端部加密锚杆支护洞室抗爆加固效果不佳。

锚固洞室端部参数对抗爆能力影响研究

为了能给两种特殊锚杆支护形式提供施工参数,利用数值分析,研究了端部加密锚杆和端部消波锚杆在顶爆作用下端部参数对抗爆能力影响。数值分析结果表明:当加密部分弹性模量从7.5 GPa增加到22.5 GPa,拱顶位移减小了21%,而当弹性模量从22.5 GPa增加到45 GPa,拱顶位移只减小了4%;锚杆端部消波模型的弹性模量小于0.9 GPa时,拱顶位移从1.8511 mm降到0.10071 mm;两种支护形式的加密和消波部分随着厚度的增大,位移越来越小,但变化越来越缓慢,尤其消波部分厚度变化对提高抗爆能力效果更小。