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制问题的本身,而缺乏对引起顶板不稳定的内在原因的注意,即由于顶板条件的不同,经验法并不全都有效。二为理论法,亦称客观法,即是建立在解决顶板支护问题的顶板和岩石力学理论基础上的设计方法。该方法一般是通过公式或者估算确定有关参数,有代表性的是兰和比肖夫RRU准则和帕内克设计诺模图。实践中常采用将上述两种方法相结合的设计方法。澳、英两国在原采用理论法和经验性或试探法的基础上,认为锚杆加固设计必须保证巷道始终处于可靠的状态,而可靠的设计方法必须以对开挖引起的岩层变形、锚杆受力及加固效果的精确测量为基础。在此基础上认为应采用以下两种手段相结合的设计方法:一进行巷道监测,确定围岩矿压显现及掘进和回采期间锚杆加固特性;二利用计算机模拟技术,模拟可能遇到的应力场范围内岩层矿压显现与锚杆加固的特性,以及评价新选择的各种锚杆加固。澳大利亚把该设计方法的实施具体分为4个步骤:(1)地质力学评估,包括对巷道围岩(顶底板及煤层)力学性质测定、地应力(3个主应力的大小和方向)测试和现场调查;(2)初始设计(即利用计算机数值模拟方法在巷道开掘以前进行);(3)现场监测(即利用测力锚杆及位移计等对锚杆受力及围岩位移进行适时观测);(4)信息反馈和修改、完善设计(根据现场监测的数据与曲线与初始设计进行对比,若相同则证明初始设计正确,否则应修正初始设计,调整锚固结构和参数,完成最终设计)。这个设计方法已被证明是成功的。
3国内锚固技术与理论研究的发展现状
我国在1955年开始使用锚杆,但只是在近些年,我国锚固技术尤其是煤炭锚杆支护技术才得到迅速发展。回顾我国锚固技术的发展,大体可分3个阶段:
(1)初期阶段。50～60年代,以钢丝绳水泥砂浆锚杆为代表,锚杆没有托板(盘),锚杆相互间缺乏联系,在这种情况下,锚杆只起悬吊作用,被动承载而不与围岩共同作用。当时由于盲目扩大这类锚杆的应用范围,致使部分井巷冒顶失修,实际上阻碍了锚杆支护的发展。
(2)组合锚杆支护阶段。70～80年代,国家“七五”和“八五”科技攻关将锚杆支护定为软岩巷道支护的主攻方向之一,使锚杆支护技术有了新的发展,进入了以钢带网和锚梁网为代表的组合锚杆支护阶段。尽管这一阶段开发了多种结构形式的锚杆如各结构形式的可拉伸锚杆等,但仍以水泥药卷钢筋锚杆为主且尾部增加了托盘(板)和螺母。这一阶段中虽然也提出了锚杆施加预紧力问题,如我国规范规定锚杆螺母拧紧扭矩不应小于100N·m(对于«16mm锚杆相应的预紧力不足20kN),然而规定的数值过低,施工中又缺乏保证,因而围岩和锚杆体系仍不能共同协调承担载荷,固岩和锚杆易被“各个击破”,限制了锚杆支护的进一步扩大应用。以下为锚杆技术在我国的发展情况。
3.1应用领域和规模不断扩大
锚杆支护技术除在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程中继续保持着良好的发展态势外,在重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗地震工程中也有了长足的进展。我国锚杆的发展,自1993年至1999年,据初步统计,仅边坡工程与深基坑工程,锚杆的年用量约为3000km～3500km
1.2标准化建设日趋完善
中国于1986年颁发了国家标准GBJ86285锚杆喷射混凝土支护技术规范,1990年颁发了CECS22∶90土层锚杆设计施工规范,2001年,修订后的GB5008622001锚杆喷射混凝土支护技术规范已经出台。锚杆支护标准化建设的逐步完善,对我国锚杆应用的健康发展发挥了重要作用。
1.3高承载力锚杆的应用稳步增长
近十年来,用于加固重力坝的锚杆的极限承载力、长度和锚固力的集中度均有稳步增长的趋势。国内石泉、李家峡等电站的混凝土重力坝相继采用承载力设计值为6000kN～10000kN的预应力锚杆加固。李家峡电站在大坝加固中应用了承载力设计值为10000kN的预应力锚杆。我国高承载力锚固体系的设计和施工开始进入世界先进行列。
4现存的主要问题
(1)锚杆各种作用效应的实现有赖于轴向承载能力的充分发挥,而全长锚固时锚杆中的最大轴力产生于锚杆中部区域的中性点,即最大轴力没有完全转化为对巷道围岩表面的托锚力,使围岩应力状态没有得到最大程度的改善。
(2)对锚固结构的变形机理及变形适应性的认识还很缺乏。对锚固体的结构特征及作用机理的认识还不够全面、准确。对锚杆支护的对象及任务的认识还不够明确与具体。
(3)深部围岩所受地压大,围岩条件复杂,锚杆支护难 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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