松动圈理论

各位同学、老师下午好建筑工程学院一、基于松动圈支护理论的巷道支护技术研究Ppt制作：陶汝俊陶汝俊：201303200220王天尧：201303200221徐万师：201303200223熊票：201303200222杨松勇：201303200225杨帅飞：201303200224建筑工程学院1.概念开巷后变化：（1）巷道周边应力集中；（2）强度降低（超过则破坏，等于为极限平衡，小于则稳定）；结果：出现围岩松动圈。`煤矿巷道普遍存在松动圈！二、围岩松动圈基本观点建筑工程学院理论分析建筑工程学院物理模拟建筑工程学院现场实测建筑工程学院2.松动圈的性质（1）松动圈的形状(最大水平主应力理论)建筑工程学院（2）松动圈发展的时间性松动圈是围岩应力大于围岩强度的产物。开巷后松动圈由小到大发展。具有时间效应。小松动圈的发展一般需要3—7天；大松动圈的发展一般需要2---3个月。实测表明：建筑工程学院（3）松动圈与支护难度关系松动圈对支护的影响很大。这主要是由于松动圈的产生，使围岩破裂体积膨胀。建筑工程学院围岩松动圈与地应力、围岩强度密切相关，影响显著（2次模拟,赵矿）；松动圈与支护强度关系（阻力小，有间隙，滞后）；与尺寸关系（3~7米影响不显著）；断面形状关系;（4）围岩松动圈性质建筑工程学院（1）煤矿巷道围岩松动圈普遍存在，碎胀变形是主要支护对象；（2）松动圈值与支护难度有定量关系；（3）据松动圈值进行围岩分类、锚杆支护参数设计。综上所述：建筑工程学院三、围岩松动圈设计步骤1.获得松动圈值2.松动圈分类法3.支护参数设计4.施工关键技术建筑工程学院问题一？如何获取松动圈厚度值?建筑工程学院（1）煤矿巷道松动圈普遍存在（二）地质雷达实测方法建筑工程学院（2）松动圈智能预测系统建筑工程学院建筑工程学院松动圈预测系统设计及实现建筑工程学院问题二？如何确定松动圈碎胀变形力?建筑工程学院实测破裂圈厚2.74m（支护500mm厚混凝土）支护破坏现象？原因是松动区（应力调整）发展过程。（1）碎胀变形是支护主要对象建筑工程学院中国矿业大学设备（美国MTS公司的伺服机）（1）碎胀变形是支护对象的实验研究建筑工程学院（粉砂岩）建筑工程学院（泥岩）建筑工程学院（煤）建筑工程学院（砂岩）建筑工程学院（大理岩）建筑工程学院峰值前弹塑性体积变形很小，约占5％~15％；峰值后？岩性不同，体积应变最大值不同。其序次（根据一般情况强度的不同）：大理岩粉砂岩砂岩泥岩煤碎胀变形规律建筑工程学院问题三？如何依据松动圈值进行支护参数设计?建筑工程学院（1）锚杆支护设计方法小松动圈：喷射混凝土支护中松动圈：悬吊理论确定锚杆支护参数大松动圈：采用组合拱确定锚喷(注)网支护形式:喷射混凝土、锚喷、锚网、锚喷网及锚注支护等。建筑工程学院松动圈支护参数设计方法（1）小松动圈（松动圈厚度为0--40cm）碎胀变形很小，支护主要是危岩重量，只用喷层支护即可。建筑工程学院建筑工程学院按“冲切型”破坏验算喷层厚度b≥G/(SRg)式中：b——喷层厚度，m；G——危石重量，N；S——危石与混凝土接触面周长，m；Rg——喷射混凝土的计算抗拉强度，由施工现场确定。建筑工程学院当按照上述公式计算出喷射混凝土的厚度小于50mm时，则为满足防止围岩风化的要求，对于喷射混凝土一般喷厚应大于50mm，考虑到地下工程的特殊性一般喷层厚度为80~100mm。建筑工程学院（2）中松动圈（松动圈厚度40~150cm）碎胀变形较小，由于锚杆可以穿过松动圈厚度，用悬吊原理设计锚喷支护。建筑工程学院以锚杆为锚喷支护的主体构件。由于围岩松动圈厚度小于常用锚杆长度，因此可采用锚杆悬吊作用机理来设计支护参数，锚杆支护的最大荷载，可用下式表示：P（支护力）≥Max{松动圈形成的碎胀变形力，松动圈内岩石自重，弹塑性变形力}P（支护力）＝{松动圈内岩石自重}建筑工程学院L＝L1＋Lp＋L2式中：L——锚杆长度，mm；L1——锚杆的外露长度，常取L1＝50~100mm；Lp——围岩松动圈的值，mm；L2——锚杆锚入弹塑性区的深度，一般为300~400mm，围岩强度较小时取较大值，反之取较小值。锚杆长度建筑工程学院锚杆间排距的确定如果采用等距离布置，每根锚杆所负担的岩体重量为其所承受的荷载，可按下式计算：Q≥γLpa2a≤√Q/Lp式中：Q——单根锚杆负担岩石重量，Kg；γ——岩体的容重，Kg/m3；a——锚杆的间排距。建筑工程学院喷层厚度的确定喷层只起局部支护作用，即锚杆间的表面支护、控制锚杆间非锚固区危石的坠落以及防止围岩风化。由于上述按活石重量的计算方法的科学性、准确性难以确定，所以喷层厚度多依据工程类比法确定，中松动圈条件下一般为50~100mm。建筑工程学院（3）大松动圈软岩（大于150cm）碎胀变形很大，试验证明：用组合拱原理设计锚喷网支护可以成功。建筑工程学院锚固体具有较大可缩性，并且其强度基本等于原岩体强度。这刚好符合软岩支护的要求。其支护能力是U钢支护的2—3倍。组合拱在大松动圈中的成功依据建筑工程学院敬请赐教THANKS！