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题名基于锚固力学效应巷道围岩稳定性分析
被引量：18
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作者
陈登国
高召宁
赵光明
李顺顺
赵呈星
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机构
安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室
安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第3期1009-1019,共11页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2017YFC0603003)
国家自然科学基金资助项目(51974009,51674008)。
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文摘
为了分析巷道在锚杆支护时锚杆和围岩耦合作用下形成的锚固承载层对巷道围岩稳定性的影响,根据围岩应力分布曲线特点,将巷道围岩划分为塑性区和弹性区进行研究。结合Mohr-Coulomb准则,分析锚杆在施加预紧力时引起容重的变化,可求解得到锚固承载层范围内切向应力的解析表达式,由静力平衡方程推导计算出锚固承载层外边界所能提供的等效支护力以及在等效支护力作用下巷道围岩塑性区的应力、半径和巷道位移计算解析表达式。通过上述所求的计算解析表达式结合全长锚固锚杆的预紧力、长度、间排距来分析3者对巷道围岩的力学效应影响。研究结果表明:等效支护力对巷道围岩的稳定性有一定的影响,在等效支护力的作用下,对巷道围岩应力分析可知,围岩应力峰值发生变化,且位置向巷道壁转移;全长锚固锚杆预紧力越大,锚杆长度越长,间排距越密,锚固承载层范围内的等效支护力越大,对巷道围岩的稳定性越有利;锚固承载层厚度与等效支护力的大小成正比,随着等效支护力的增大,巷道围岩的塑性区范围和巷道表面位移都会明显下降,等效支护力对围岩的稳定性有着很好的抑制作用。通过FLAC 3D数值模拟对理论分析结果加以验证,根据模拟锚固承载层作用下的塑性区半径和巷道表面位移分析可知,数值模拟与理论分析结果基本一致。
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关键词
锚固承载层
等效支护力
锚固参数
塑性区半径
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Keywords
anchorage bearing layer
equivalent support force
anchorage parameters
plastic zone radius
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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题名超欠挖状态下支护结构的力学特性研究
被引量：8
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作者
李树忱
朱林
孙爱花
张露晨
谢璨
晏勤
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机构
山东大学岩土与结构工程研究中心
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第11期2817-2825,共9页
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基金
国家自然科学基金面上资助项目(51379113)
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0600803)
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文摘
在传统的喷射混凝土支护结构设计中,通常假设支护结构层是一个薄壁等厚层。钻爆法开挖的隧道围岩表面由于受爆破的影响存在不同程度的超欠挖,导致初期支护喷射混凝土结构层厚度不均匀。充分考虑超欠挖情况下隧道围岩表面的不平整性,根据喷射混凝土支护厚度将支护后的隧道表面不规则形状依据实际喷层情况归结为未完全填充、局部填充和完全填充三类。基于弹性力学厚壁圆筒理论,建立了单一喷射混凝土支护结构和喷射混凝土+钢格栅联合支护结构的等效刚度与最大支护力的理论公式。基于上述原理,结合收敛-约束法对某隧道开挖工程的稳定性进行了分析,得到了隧道支护结构的安全系数。结果表明,所提出的方法对超欠挖隧道的稳定性分析具有较好的适用性,验证了该方法的可行性。
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关键词
不规则围岩表面
厚壁圆筒理论
等效支护刚度
等效最大支护力
收敛-约束法
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Keywords
irregular surface of the surrounding rock
thick-wall cylinder theory
equivalent support stiffness
equivalent maximum support pressure
convergence-confinement method
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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