常用加固技术：新锚杆支护简述

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：锚杆支护围岩强度强化理论。该理论揭示了锚杆的作用原理和加固围岩的实质，并为合理确定锚杆支护参数提供了合理的理论依据。它是中国矿业大学针对煤矿巷道的锚喷支护首次提出的。由于巷道周围形成了不利于围岩稳定的松动围岩，由此，松动圈的范围就决定了巷道的稳定性，也是锚杆支护设计的依据。

目前普遍被人们接受的理论有悬吊理论、组合梁理论和组合拱理论。随着锚固技术的应用与发展，人们已经意识到现有的锚杆支护理论和作用原理还不足以把锚固作用机理给予合理的解释和定量性的评价，据有关文献可知，目前提出的新理论有代表性的为^[2]：

（1）最大水平应力理论。它是由澳大利亚学者盖尔提出的。最大水平应力理论认为，地质岩体的水平应力通常大于垂直应力，水平应力具有明显的方向性，最大水平应力一般为最小应力的1.5～2.5倍。巷道顶底板的稳定性主要受水平应力的影响，且有以下特点：

①与最大水平应力平行的巷道受水平应力影响最小，顶底板稳定性最好；

②与最大水平应力呈锐角相交的巷道，其顶底板变形破坏偏向巷道的某一侧壁；

③与最大水平应力垂直的巷道，顶底板稳定性最差。

（2）锚杆支护围岩强度强化理论。它是由中国矿业大学压力研究所在分析已有成果的基础上研究提出的。该理论揭示了锚杆的作用原理和加固围岩的实质，并为合理确定锚杆支护参数提供了合理的理论依据。(www.chuimin.cn)

（3）围岩松动圈理论。它是中国矿业大学针对煤矿巷道的锚喷支护首次提出的。该理论认为，由于巷道的掘进，破坏了原岩应力的平衡，改变了原岩应力状态，当围岩应力升高范围的岩体强度低于其应力时，发生屈服破坏，这种破坏将由巷道周边向深部发展。由于巷道周围形成了不利于围岩稳定的松动围岩，由此，松动圈的范围就决定了巷道的稳定性，也是锚杆支护设计的依据。该理论还提出了与之相应的支护参数，并提出可以用声波测试确定松动圈的范围。它的创新之处在于：明确了巷道支护对象，既不是弹塑性支护理论中的塑性区岩体，也不是冒落拱内的岩石重量，并强调了松动圈形成的时间性，以及发展的渐进性和动态变化。不足之处：它并没有体现支护于围岩的相互作用，再者当软弱破裂岩不同程度地含有粘土质膨胀物时，很难通过声波测试出确切的松动圈范围。

以上三个理论基于下列新思维，即：

（1）地质岩体因地壳构造运动赋存有地应力（In-Situ stress）。而以构造应力为主导的地应力场必然是水平应力大于垂直应力。

（2）当开挖基础、边坡和地下工程时，由于边界条件的改变（主要是出现临空面），原本潜藏在地质岩体的地应力平衡遭到破坏（主要由地质岩体内的地质缺陷最敏感反应），应力随即为寻求新的平衡首先沿开挖轮廓部位作应力增强，其增强区有明显的两个分带：一是靠近临空面表层因应变能绝大多数释放出现松动甚至坍塌，这就是巷道松动圈；二是紧靠表层松动圈之后的应力增高区，该区属于潜伏隐患的临界平衡状态。一方面当其恶化时朝松动圈转化（不及时加固时），另一方面当其改善时朝深层的地质岩体未扰动区作应力调整（及时加固后）。

（3）锚杆加固的实质，就在于有力、有序有效并适时地不断地调整应力分布以期新的平衡稳定。

常用加固技术：新锚杆支护简述

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