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详解锚杆支护的力学作用机理有哪些?

发布日期:2020-08-14

锚杆加固技术是一种柔性加固技术,它能充分利用岩土体自身的承载力保持岩体的稳定,使加固体不被破坏。岩土体在工程开挖后,其初始的应力平衡状态会遭到破坏,为了使达到新的平衡状态,应力场将重新分布,从而导致岩土体在一定范围内出现弹塑性变形。

以下是锚杆支护力学机理的几个方面:

悬吊作用

悬吊作用是锚杆穿过软弱、松动、不稳定的岩土体,锚固在深层稳定的岩土体上,提供足够的拉力,克服滑落岩土体的自重和下滑力,防止洞壁滑移、塌落。

自钻式锚杆支护的力学原理-洛阳恒诺自钻式锚固系统

组合梁的作用

锚杆的组合梁作用就是:在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中,可利用锚杆的拉力将层状地层组合起来形成组合梁结构进行支护。

自钻式锚杆支护的力学原理-洛阳恒诺自钻式锚固系统

组合拱作用

在拱形巷道围岩的破裂区中,安装预应力锚杆,在杆体两端将圆锥形分布的压应力,如果沿隧道周边布置锚杆间距足够小,各个锚杆的压应力椎体相互交错,这样使巷道周围的岩层形成一种连续的组合拱。

自钻式锚杆支护的力学原理-洛阳恒诺自钻式锚固系统

提高锚杆及时支护,提高岩体结构面的抗剪强度,在围岩周边一定厚度的范围形成一个不仅能维持自身稳定、而且其上部围岩松动和变形的组合拱。

围岩的强化作用

巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的围岩相互作用而形成锚固体,形成统一的承载结构。巷道锚杆支护可以改善和提高锚固体的力学性能,使锚杆锚固区域的岩体强度得到强化;巷道锚杆支护可以改变围岩的受力状态、增加围压,从而提高围岩承载能力,改善巷道的支护状态。巷道破碎区、松动范围减小、有利于巷道围岩保持稳定。

围岩松动圈理论

围岩松动圈理论认为:巷道支护的主要对象是围岩松动圈产生、发展过程中产生的破账变形力,锚杆受拉的来源于松动圈的发生、发展,并根据围岩松动厚度值得大小的不同将其分为小、中、大三类,松动前类别不同,则锚杆支护机理不同。

关键承载圈理论

“关键承载圈”是指在巷道围岩周围一定深度的范围内,存在一个能承受较大切向应力的“岩石圈”,该岩石圈处于应力平衡状态,具有结构上的稳定性,可以用来悬吊承载圈以内的岩层。

锚杆支护实质上是锚杆位于岩土体内与岩土体形成一个新的复合体。这个复合体中的锚杆是解决围岩体的抗拉能力低的缺点。从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。

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