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基于特征锚杆工作载荷无损检测的巷道围岩稳定性评估

高国付  
【摘要】:根据前人对巷围岩稳定性的研究与实践,在基于特征锚杆工作载荷无损检测的基础上,提出了一种新型的巷道围岩稳定性评估方法——利用特征锚杆工作载荷的无损检测来实时评估巷道围岩的稳定性。 本文从锚杆和巷道围岩的相互作用机理出发,建立了巷道围岩峰后剪胀变形模型和锚杆锚固机理力学模型,围岩峰后剪胀变形模型弥补了弹塑性理论只能分析计算围岩弹塑性变形的缺陷,两者相结合可以对围岩变形的全过程以及围岩与支护的相互作用进行理论分析。 本文根据前人对锚杆无损检测技术的研究成果,从理论上推导出锚杆的工作载荷与振动频率(基频)呈幂函数关系,并通过现场实测和实验室标定的方法验证了锚杆工作载荷和振动频率的这一关系,这样我们就可以通过地下结构中特征锚杆的实测标定,建立锚杆支护体系的振动频率(基频)与工作载荷的关系,实时测定类似工作条件下锚杆的工作载荷。现场评估支护结构及其围岩的稳定性。 本文以两渡煤矿河奚沟井为模拟实体,进行了相似模拟实验,研究巷道围岩在不同地应力作用下,围岩应力和变形的分布规律,在不同稳定性围岩环境条件下,特征锚杆的工作载荷与围岩应力和变形之间的关系,揭示特征锚杆工作范围内围岩压力的活动规律。研究巷道围岩变形、失稳、破坏各过度阶段临界状态与各关键点 太原理工大学硕士学位论文 处特征锚杆动态响应之间的对应关系。 总之,无论从理论分析还是从实验测试,本方法是 一种快速,实时的巷道围岩稳定性评估方法,对于巷道 的及时加固补强有着重要意义,具有推广使用价值。


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