产品介绍
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公司还包含以下产品:超高分子量聚乙烯复合管道,HDPE给水管道,市政排污埋地钢带增强PE波纹管,钢衬塑管道,钢衬胶管道,3PE防腐管道、中密度聚乙烯浮体,橡胶软管,油井管、抽沙管道。
以上产品我厂均可以大批量的生产,如果您感兴趣,欢迎询价。
欢迎致电:0379-65260793 135-2345-6022李经理!
超高分子量聚乙烯隧道逃生管道材料重量轻拆装和搬运方便;管道韧性好、抗冲击强度高,受到强外力冲击时瞬间变形,吸收大量冲击能量,然后迅速恢复原来形状,为公路隧道施工逃生应急救援提供了极为安全可靠的保障;管道环刚度高、耐压性好、不易变形,在公路隧道施工中发生坍塌时,承压能力和抗环境破坏能力远远超过一般管道。交通部门采用新材料(超高分子量聚乙烯)对公路 隧道施工应急救援通道进行了设计。 同时,新型应急救援通道的结构尺寸符合人体工程学原理,结构 简单,拆装方便。 最后,通过对超高分子量聚乙烯逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验,验证了超高分子量聚乙烯逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性。
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性能特点
锚杆支护及其应用分析 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
摘要:针对我国锚杆支护的现状做了初步分析。运用支护设计中常用理论及方法,对其中的优缺点进行了分析和评价,同时对实际支护工程中的某些不足进行了具体讨论,并对未来的发展趋势进行了初步分析。
引言
锚杆支护作为岩土工程加固的一种重要形式,由于其具有安全、高效、低成本等优点,在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。1872年,英国北威尔士的煤矿加固工程中首次采用钢筋加固页岩之后,1905年美国矿山中也出现了类似的加固工程。到了20世纪40年代,锚杆支护在地下工程中的应用在国外得到了迅猛发展。
锚杆的含义
锚杆是一种埋设于围岩中的受拉构件,它是用金属或其它高抗拉材料制作的杆状构件。它通过一些机械装置或粘结材料与围岩结合在一起。锚杆支护作为一种隧道支护手段,在技术、经济方面都有着巨大的优越性,而且能够适应不同地质条件的性质,基于这些优点锚杆在地下工程中得到了广泛应用和迅速发展。地下工程中所使用的锚杆一般由锚固体(或称内锚头)、锚杆及垫板三个基本部分组成。
(1)垫板是支护结构与锚杆的连接部分,它能够有效改变锚杆的受力分布,使锚杆的轴力分布比较均匀,提高锚杆的支护效果。同时还能够使锚杆与初期支护连成整体,有利于共同承担围岩压力。 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
(2)锚杆位于锚杆装置的中心线上,其作用是将来自垫板的拉力传递给锚固体,进而约束围岩的变形,提高围压,对控制围岩变形具有十分关键的作用。由于锚杆通常都要承受一定的荷载,所以它一般采用抗拉强度较高的钢材制成。
(3)锚固体在锚杆的尾部,通过机械装置或粘结材料与围岩紧密相连。它的作用是将来自锚杆的力通过摩阻抵抗力(或支撑抵抗力)传递给稳定的围岩。
锚杆锚固的特点
锚杆支护是一种安全、经济的支护方式,它是以锚杆为主体的支护结构的总称,它包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式。其技术就是在土层中斜向成孔,埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆) ,依赖锚固体与土之间的摩擦力,拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载。锚杆支护以其结构简单、施工方便、成本低和对工程适应性强等特点,在土木工程(包括采矿工程) 中得到了广泛应用。
锚杆锚固是在地层中,通过锚杆将结构物与地层紧紧连锁在一起,依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力,使地层自身得到加固,达到保持结构物和岩体稳定的目的. 与传统的支护方式相比较,锚杆锚固技术有其自身的鲜明特点:
1支护效果好 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
锚杆支护在支护原理上符合现代岩石力学和围岩控制理论,属于“主动”支护。锚杆安装以后,在围岩内部对围岩进行加固,迅速形成一个围岩—支护的整体承载结构,因而能够调动和利用围岩自身的稳定性,充分发挥围岩的自身承载能力,有效地控制巷道围岩变形,所以锚杆支护更有利于保护巷道围岩的稳定,改善巷道维护状况。与传统的架棚式支护相比,锚杆支护能更好地适应回采巷道围岩变形大的特点,并能保持围岩的完整性和稳定性,其支护效果优于工字钢支架,在工作面回采期间,工作面端头维护明显得到改善,提高了工作面的推进速度。
2劳动强度低、效率高
与传统架棚式支护相比,由于锚杆支护所采用的支护材料较少、重量较轻,巷道掘进时,极大地减少了支护材料的运输量,劳动强度也大为降低,有利于提高掘进工效。工作面回采时,也省去了钢棚支架的回撤工作,既降低了工人的劳动强度,又提高了安全系数。锚杆施工操作工序简单,可紧跟掘进工作面,便于组织掘进支护平行作业和一次成巷,有利于实现快速掘进支护机械化。
3经济效益明显
采用锚杆支护可减少支护材料投入,降低直接支护成本。由于锚杆支护基本不占用巷道的有效断面,所施工的断面即为净断面,因而在支护设计时,可以相应减少巷道断面,节省大量材料。锚杆支护可以减少巷道维修量,节约维护费用。总之,锚杆支护从支护材料、辅助运输、断面设计和维护费用等方面均可降低成本,经济效益明显。
锚杆支护的现状 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
锚杆加固技术在工程中的应用十分广泛。目前,它已经在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程、重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗震工程的地层锚固应用中得到了发展。近年,我国正在进行的高速铁路、跨海大桥、海底隧道、地铁等在内的大规模基础设施建设中所遇到地基处理、边坡加固、地下空间结构加固、水下空间结构坚固等各方面的问题中,将锚杆加固方式得到了很大的扩展。
1锚杆的支护基本理论
随着锚杆支护工程实践的不断丰富,锚杆支护的作用机理研究也在不断得到发展和完善。传统的锚杆支护理论有悬吊作用、组合梁作用、减跨作用、组合拱(压缩拱)理论等。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉(力)为前提来解释锚杆支护作用机理的,因此,围岩状态及锚杆受拉力这两个前提的客观性是判定上述理论正确性的标准。同时也涌现出许多新的锚杆支护作用理论,如锚固力中性点理论、水平应力理论、松动圈支护理论、锚固体强度强化理论、锚注理论等等。
锚杆的悬吊作用
LouisA.Panek于1952一1962年间,经过理论分析及实验室和现场测试提出,在坚硬围岩中,锚杆的作用是将松动围岩直接悬吊到上部坚硬岩层上;在软弱围岩中,锚杆的作用是将破碎岩石悬吊在其上部的自然平衡拱上,平衡拱的高度可采用普氏压力拱理论估算。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量,据此便可设计锚杆支护参数。
悬吊理论能较好地解释坚硬岩层中锚杆的支护作用。但对于跨度较大的软岩隧道中,普氏拱高往往超过锚杆长度,悬吊作用难以解释锚杆支护获得成功的原因。大量的工程实践证明,即使隧道上部没有稳固的岩层,锚杆也能发挥其作用,这从一个侧面说明了悬吊理论在应用中的局限性。
锚杆的组合梁作用 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
为了解决悬吊理论局限性,1952年德国Jacobio等在层状地层中提出了组合梁理论。该理论认为在没有稳固岩层提供悬吊支点的簿层状岩层中,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,这就是所谓的锚杆组合梁作用。
组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁(板)的岩层挤紧,增大岩层间的摩擦力;同时,锚杆本身也提供一定的抗剪能力,阻止其层间错动。锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁,这时被锚固的岩层便可看成组合梁,全部锚固层能保持同步变形,顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层的性质。
锚杆的减垮作用
如果把拱顶不稳定的岩层看成是支撑在边墙的叠合梁(板),由于可视悬吊在稳定围岩上的锚杆为支点,安设了锚杆就相当于增加了支点而减少了支护的跨度,从而降低支护的弯曲应力和挠度,维持了支护与岩石的稳定性,使岩石不易变形和破坏。这就是锚杆的“减跨”作用,它实际上来源于锚杆的悬吊作用。但是,它也未能提供用于锚杆支护参数设计的方法和参数。
锚杆的组合拱(压缩拱)理论
T.L.VRabeewicz于1955年提出安装锚杆后使隧道围岩中形成连续的压缩带,锚杆的作用是使围岩中产生一定厚度的压缩带承受围岩压力的观点。美国T.A.Lang和Pender于70年代提出锚杆的拱形压缩带作用原理,T.A.Lang通过二次元光弹性试验证实了拱形压缩带的存在。与拱形压缩带理论相似的还有组合拱理论。
组合拱理论认为:在拱形隧道围岩的破裂区中安装预应力锚杆时,在杆体两端形成圆锥形分布的压应力,如果沿隧道周边布置锚杆群,只要锚杆间距足够小,各个锚杆形成的压应力圆锥体相互交错,就能在岩体中形成一个均匀的压缩带,即承压拱(也称组合拱或压缩拱),这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。在承压拱内的岩石径向及切向均受压,处于三向应力状态,其围岩强度得到提高,支撑能力也相应加大。
组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作用机理,但分析过程中没有深入考虑围岩一支护的相互作用,只是将各支护结构的支护力简单相加,从而得到复合支护结构总的支护力,缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步分析探讨,计算也与实际情况存在一定差距,一般不能作为准确的定量设计,但可以作为锚杆加固设计和施工的重要参考。
2锚杆支护理论的新发展
盖尔(W.J.Gale)水平应力理论 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
该理论由澳大利亚学者盖尔(W.J.Gale)提出,该理论认为:隧道岩层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,水平应力一般是最小水平应力的1.5一2.5倍。
在水平应力作用下,拱顶岩层易于发生剪切破坏,出现错动与松动而膨胀造成围岩变形,锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动。因此,锚杆应该在隧道拱顶岩层发生松动膨胀前“主动支护”,而且由于隧道的稳定性一定程度上取决于隧道的走向和水平应力,所以沿着主水平应力线开挖隧道最为稳定。
松动圈支护理论
围岩松动圈支护理论是由中国矿业大学董方庭教授在对围岩状态进行深入研究后提出的。通过研究发现:围岩松动圈的存在是围岩洞室固有的特性。它的范围大小(厚度值L)目前可以用声波仪或者多点位移计等手段进行测定。围岩支护的主要对象是围岩松动圈产生、发展过程中产生的碎胀变形力。锚杆承受的拉力来源于松动圈的发生、发展。根据围岩松动圈厚度值的大小,将其分为小、中、大三类。
该理论认为松动圈的类别不同,则锚杆支护机理也不同。工类小松动圈L=Omm-400mm,围岩的碎胀变形很小,此类围岩洞室一般无需锚杆,不需支护或者喷射混凝土单独支护;II类,III类松动圈L=400mm-15OOmm,用悬吊理论设计锚喷支护参数;IV类,V类围岩L=l.5m-2.Om, L=2.Om-3.Om,采用组合拱理论确定锚喷支护参数,VI类围岩L>3.Om,在没有进一步研究资料之前,应采用以锚喷网为基础的复合支护。该理论的优点是简单直观.,对中小松动圈有很重要的价值,但对大松动圈尤其是高应力软岩的围岩洞室,实践表明,该理论有一定的局限性。
锚杆的作用力分析
锚杆支护是通过布置在岩体内的锚杆及其辅助构件所提供的各种作用力,使岩体中的应力状态得到一定改善,并使岩体的变形模量及强度指标得到一定的提高,从而对岩体变形及破坏产生一定的控制,最终达到加固、支护的效果。概括起来,锚杆及其辅助构件对岩体的作用力包括锚杆的轴向作用力、锚杆的横(或斜)向作用力以及锚杆尾部辅助构件(如托盘、刚梁、锚网等)对岩体施加的托锚力等,如图所示。
轴向作用力的分布特征 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
锚杆轴向作用力的数值大小及分布特征取决于锚杆与岩体间的相对位移或相对变形量的大小以及锚杆与岩体间连接的性能特征。锚杆与围岩的变形特征差异是锚杆轴向作用力产生的前提,锚杆与岩体间的有机结合是产生锚固力的保证,而锚固方式和锚杆辅助构件的性能及其配置决定着这种结合的紧密程度,锚固方式的不同将导致锚杆与围岩间的连接刚度及强度参数的不同。围岩应力场在安设锚杆后发生一定的改变是锚固力产生的条件,因为有了应力场的改变才会产生锚杆与岩体间变形段位移的相对差异。因此,锚固方式、辅助构件、锚杆与围岩的变形特性差异以及围岩应力场的改变等是轴向锚固力分布特征的主要影响因素。
锚杆的横向作用力
(1)横向作用力的产生机理
横向作用力产生的条件可概括为3个:①锚固范围内的围岩产生一定量的横向(斜向)剪切变形甚至相对错动。②锚杆与围岩紧密接触,以使锚杆与岩体之间具备良好的传力性能。③锚杆要具有一定的抗剪切强度及刚度,以使锚杆对岩体的横间变形产生较强的灵敏性和控制作用。
(2)横向作用力分布特征
锚杆中横向作用力的分布特征受许多因素的影响,如锚杆的力学性质及几何参数、围岩的力学性质以及围岩中弱面的力学性质及其分布特征等。图中所示为单一弱面在锚杆中引起的横向作用力分布情况。其中(a)为岩体中的弱面与锚杆示意图,(b)为围岩沿该弱面发生相对横向位移时锚杆中的横向剪力沿锚杆长度方向的变化曲线,(c)为锚杆表面(锚杆与岩体间粘结面)上的法向应力沿杆一体长度的变化曲线。
现存的主要问题 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
(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轴力产生于锚杆中部区域的中性点,即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,锚杆支护难度大。
(4) 现有锚杆支护理论存在一定的局限性,难以满足复杂条件下,尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。
锚杆支护的发展前景
(1)进一步完善锚杆支护理论和技术
现有锚杆支护理论存在一定的局限性,难以满足复杂条件下,尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。现有的悬吊、组合梁、加固拱等理论,也均是针对一般巷道提出的;而对于回采巷道,仍沿袭传统的锚杆支护设计方法,缺乏合理性和可靠性。所以,有必要在进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上,探索锚杆支护理论。
(2)发展组合锚杆支护技术
实践证明,对于岩体较破碎巷道或煤层巷道,单纯的锚杆支护不能满足支护要求,需根据不同的地质条件,采用适当的锚棚联合支护、锚杆金属网联合支护等等。因此,注重研究组合锚杆是锚杆技术发展的方向之一。
(3)支护材料标准化
对锚杆杆体、螺帽、木垫板、铁托盘、锚固剂等严格按照质量标准和检验标准进行检查,不合格产品严禁入井,确保锚杆支护发挥作用。锚杆支护能主动地加固围岩,限度地保持围岩的完整性、稳定性,控制围岩变形、位移和裂隙的发展,充分发挥围岩自身的支承作用,变被动支护为主动支护,有效地改善矿井的支护状况,具有施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低、支护效果好,已经成为当今巷道支护改革的主要趋势。
结语
锚杆支护施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低,支护效果好,并且技术还有许多提高的空间,它在岩土工程中的应用范围和地位也会随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
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摘要:针对我国锚杆支护的现状做了初步分析。运用支护设计中常用理论及方法,对其中的优缺点进行了分析和评价,同时对实际支护工程中的某些不足进行了具体讨论,并对未来的发展趋势进行了初步分析。
引言
锚杆支护作为岩土工程加固的一种重要形式,由于其具有安全、高效、低成本等优点,在国际岩土工程领域得到了越来越多的应用。1872年,英国北威尔士的煤矿加固工程中首次采用钢筋加固页岩之后,1905年美国矿山中也出现了类似的加固工程。到了20世纪40年代,锚杆支护在地下工程中的应用在国外得到了迅猛发展。
锚杆的含义
锚杆是一种埋设于围岩中的受拉构件,它是用金属或其它高抗拉材料制作的杆状构件。它通过一些机械装置或粘结材料与围岩结合在一起。锚杆支护作为一种隧道支护手段,在技术、经济方面都有着巨大的优越性,而且能够适应不同地质条件的性质,基于这些优点锚杆在地下工程中得到了广泛应用和迅速发展。地下工程中所使用的锚杆一般由锚固体(或称内锚头)、锚杆及垫板三个基本部分组成。
(1)垫板是支护结构与锚杆的连接部分,它能够有效改变锚杆的受力分布,使锚杆的轴力分布比较均匀,提高锚杆的支护效果。同时还能够使锚杆与初期支护连成整体,有利于共同承担围岩压力。 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
(2)锚杆位于锚杆装置的中心线上,其作用是将来自垫板的拉力传递给锚固体,进而约束围岩的变形,提高围压,对控制围岩变形具有十分关键的作用。由于锚杆通常都要承受一定的荷载,所以它一般采用抗拉强度较高的钢材制成。
(3)锚固体在锚杆的尾部,通过机械装置或粘结材料与围岩紧密相连。它的作用是将来自锚杆的力通过摩阻抵抗力(或支撑抵抗力)传递给稳定的围岩。
锚杆锚固的特点
锚杆支护是一种安全、经济的支护方式,它是以锚杆为主体的支护结构的总称,它包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式。其技术就是在土层中斜向成孔,埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆) ,依赖锚固体与土之间的摩擦力,拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载。锚杆支护以其结构简单、施工方便、成本低和对工程适应性强等特点,在土木工程(包括采矿工程) 中得到了广泛应用。
锚杆锚固是在地层中,通过锚杆将结构物与地层紧紧连锁在一起,依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力,使地层自身得到加固,达到保持结构物和岩体稳定的目的. 与传统的支护方式相比较,锚杆锚固技术有其自身的鲜明特点:
1支护效果好 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
锚杆支护在支护原理上符合现代岩石力学和围岩控制理论,属于“主动”支护。锚杆安装以后,在围岩内部对围岩进行加固,迅速形成一个围岩—支护的整体承载结构,因而能够调动和利用围岩自身的稳定性,充分发挥围岩的自身承载能力,有效地控制巷道围岩变形,所以锚杆支护更有利于保护巷道围岩的稳定,改善巷道维护状况。与传统的架棚式支护相比,锚杆支护能更好地适应回采巷道围岩变形大的特点,并能保持围岩的完整性和稳定性,其支护效果优于工字钢支架,在工作面回采期间,工作面端头维护明显得到改善,提高了工作面的推进速度。
2劳动强度低、效率高
与传统架棚式支护相比,由于锚杆支护所采用的支护材料较少、重量较轻,巷道掘进时,极大地减少了支护材料的运输量,劳动强度也大为降低,有利于提高掘进工效。工作面回采时,也省去了钢棚支架的回撤工作,既降低了工人的劳动强度,又提高了安全系数。锚杆施工操作工序简单,可紧跟掘进工作面,便于组织掘进支护平行作业和一次成巷,有利于实现快速掘进支护机械化。
3经济效益明显
采用锚杆支护可减少支护材料投入,降低直接支护成本。由于锚杆支护基本不占用巷道的有效断面,所施工的断面即为净断面,因而在支护设计时,可以相应减少巷道断面,节省大量材料。锚杆支护可以减少巷道维修量,节约维护费用。总之,锚杆支护从支护材料、辅助运输、断面设计和维护费用等方面均可降低成本,经济效益明显。
锚杆支护的现状 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
锚杆加固技术在工程中的应用十分广泛。目前,它已经在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程、重力坝加固工程、桥梁工程以及抗倾覆、抗震工程的地层锚固应用中得到了发展。近年,我国正在进行的高速铁路、跨海大桥、海底隧道、地铁等在内的大规模基础设施建设中所遇到地基处理、边坡加固、地下空间结构加固、水下空间结构坚固等各方面的问题中,将锚杆加固方式得到了很大的扩展。
1锚杆的支护基本理论
随着锚杆支护工程实践的不断丰富,锚杆支护的作用机理研究也在不断得到发展和完善。传统的锚杆支护理论有悬吊作用、组合梁作用、减跨作用、组合拱(压缩拱)理论等。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆杆体受拉(力)为前提来解释锚杆支护作用机理的,因此,围岩状态及锚杆受拉力这两个前提的客观性是判定上述理论正确性的标准。同时也涌现出许多新的锚杆支护作用理论,如锚固力中性点理论、水平应力理论、松动圈支护理论、锚固体强度强化理论、锚注理论等等。
锚杆的悬吊作用
LouisA.Panek于1952一1962年间,经过理论分析及实验室和现场测试提出,在坚硬围岩中,锚杆的作用是将松动围岩直接悬吊到上部坚硬岩层上;在软弱围岩中,锚杆的作用是将破碎岩石悬吊在其上部的自然平衡拱上,平衡拱的高度可采用普氏压力拱理论估算。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量,据此便可设计锚杆支护参数。
悬吊理论能较好地解释坚硬岩层中锚杆的支护作用。但对于跨度较大的软岩隧道中,普氏拱高往往超过锚杆长度,悬吊作用难以解释锚杆支护获得成功的原因。大量的工程实践证明,即使隧道上部没有稳固的岩层,锚杆也能发挥其作用,这从一个侧面说明了悬吊理论在应用中的局限性。
锚杆的组合梁作用 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
为了解决悬吊理论局限性,1952年德国Jacobio等在层状地层中提出了组合梁理论。该理论认为在没有稳固岩层提供悬吊支点的簿层状岩层中,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,这就是所谓的锚杆组合梁作用。
组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁(板)的岩层挤紧,增大岩层间的摩擦力;同时,锚杆本身也提供一定的抗剪能力,阻止其层间错动。锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁,这时被锚固的岩层便可看成组合梁,全部锚固层能保持同步变形,顶板岩层抗弯刚度得以大大提高。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层的性质。
锚杆的减垮作用
如果把拱顶不稳定的岩层看成是支撑在边墙的叠合梁(板),由于可视悬吊在稳定围岩上的锚杆为支点,安设了锚杆就相当于增加了支点而减少了支护的跨度,从而降低支护的弯曲应力和挠度,维持了支护与岩石的稳定性,使岩石不易变形和破坏。这就是锚杆的“减跨”作用,它实际上来源于锚杆的悬吊作用。但是,它也未能提供用于锚杆支护参数设计的方法和参数。
锚杆的组合拱(压缩拱)理论
T.L.VRabeewicz于1955年提出安装锚杆后使隧道围岩中形成连续的压缩带,锚杆的作用是使围岩中产生一定厚度的压缩带承受围岩压力的观点。美国T.A.Lang和Pender于70年代提出锚杆的拱形压缩带作用原理,T.A.Lang通过二次元光弹性试验证实了拱形压缩带的存在。与拱形压缩带理论相似的还有组合拱理论。
组合拱理论认为:在拱形隧道围岩的破裂区中安装预应力锚杆时,在杆体两端形成圆锥形分布的压应力,如果沿隧道周边布置锚杆群,只要锚杆间距足够小,各个锚杆形成的压应力圆锥体相互交错,就能在岩体中形成一个均匀的压缩带,即承压拱(也称组合拱或压缩拱),这个承压拱可以承受其上部破碎岩石施加的径向荷载。在承压拱内的岩石径向及切向均受压,处于三向应力状态,其围岩强度得到提高,支撑能力也相应加大。
组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作用机理,但分析过程中没有深入考虑围岩一支护的相互作用,只是将各支护结构的支护力简单相加,从而得到复合支护结构总的支护力,缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步分析探讨,计算也与实际情况存在一定差距,一般不能作为准确的定量设计,但可以作为锚杆加固设计和施工的重要参考。
2锚杆支护理论的新发展
盖尔(W.J.Gale)水平应力理论 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
该理论由澳大利亚学者盖尔(W.J.Gale)提出,该理论认为:隧道岩层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,水平应力一般是最小水平应力的1.5一2.5倍。
在水平应力作用下,拱顶岩层易于发生剪切破坏,出现错动与松动而膨胀造成围岩变形,锚杆的作用即是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动。因此,锚杆应该在隧道拱顶岩层发生松动膨胀前“主动支护”,而且由于隧道的稳定性一定程度上取决于隧道的走向和水平应力,所以沿着主水平应力线开挖隧道最为稳定。
松动圈支护理论
围岩松动圈支护理论是由中国矿业大学董方庭教授在对围岩状态进行深入研究后提出的。通过研究发现:围岩松动圈的存在是围岩洞室固有的特性。它的范围大小(厚度值L)目前可以用声波仪或者多点位移计等手段进行测定。围岩支护的主要对象是围岩松动圈产生、发展过程中产生的碎胀变形力。锚杆承受的拉力来源于松动圈的发生、发展。根据围岩松动圈厚度值的大小,将其分为小、中、大三类。
该理论认为松动圈的类别不同,则锚杆支护机理也不同。工类小松动圈L=Omm-400mm,围岩的碎胀变形很小,此类围岩洞室一般无需锚杆,不需支护或者喷射混凝土单独支护;II类,III类松动圈L=400mm-15OOmm,用悬吊理论设计锚喷支护参数;IV类,V类围岩L=l.5m-2.Om, L=2.Om-3.Om,采用组合拱理论确定锚喷支护参数,VI类围岩L>3.Om,在没有进一步研究资料之前,应采用以锚喷网为基础的复合支护。该理论的优点是简单直观.,对中小松动圈有很重要的价值,但对大松动圈尤其是高应力软岩的围岩洞室,实践表明,该理论有一定的局限性。
锚杆的作用力分析
锚杆支护是通过布置在岩体内的锚杆及其辅助构件所提供的各种作用力,使岩体中的应力状态得到一定改善,并使岩体的变形模量及强度指标得到一定的提高,从而对岩体变形及破坏产生一定的控制,最终达到加固、支护的效果。概括起来,锚杆及其辅助构件对岩体的作用力包括锚杆的轴向作用力、锚杆的横(或斜)向作用力以及锚杆尾部辅助构件(如托盘、刚梁、锚网等)对岩体施加的托锚力等,如图所示。
轴向作用力的分布特征 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
锚杆轴向作用力的数值大小及分布特征取决于锚杆与岩体间的相对位移或相对变形量的大小以及锚杆与岩体间连接的性能特征。锚杆与围岩的变形特征差异是锚杆轴向作用力产生的前提,锚杆与岩体间的有机结合是产生锚固力的保证,而锚固方式和锚杆辅助构件的性能及其配置决定着这种结合的紧密程度,锚固方式的不同将导致锚杆与围岩间的连接刚度及强度参数的不同。围岩应力场在安设锚杆后发生一定的改变是锚固力产生的条件,因为有了应力场的改变才会产生锚杆与岩体间变形段位移的相对差异。因此,锚固方式、辅助构件、锚杆与围岩的变形特性差异以及围岩应力场的改变等是轴向锚固力分布特征的主要影响因素。
锚杆的横向作用力
(1)横向作用力的产生机理
横向作用力产生的条件可概括为3个:①锚固范围内的围岩产生一定量的横向(斜向)剪切变形甚至相对错动。②锚杆与围岩紧密接触,以使锚杆与岩体之间具备良好的传力性能。③锚杆要具有一定的抗剪切强度及刚度,以使锚杆对岩体的横间变形产生较强的灵敏性和控制作用。
(2)横向作用力分布特征
锚杆中横向作用力的分布特征受许多因素的影响,如锚杆的力学性质及几何参数、围岩的力学性质以及围岩中弱面的力学性质及其分布特征等。图中所示为单一弱面在锚杆中引起的横向作用力分布情况。其中(a)为岩体中的弱面与锚杆示意图,(b)为围岩沿该弱面发生相对横向位移时锚杆中的横向剪力沿锚杆长度方向的变化曲线,(c)为锚杆表面(锚杆与岩体间粘结面)上的法向应力沿杆一体长度的变化曲线。
现存的主要问题 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
(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轴力产生于锚杆中部区域的中性点,即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,锚杆支护难度大。
(4) 现有锚杆支护理论存在一定的局限性,难以满足复杂条件下,尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。
锚杆支护的发展前景
(1)进一步完善锚杆支护理论和技术
现有锚杆支护理论存在一定的局限性,难以满足复杂条件下,尤其是全煤及软岩条件下巷道围岩支护设计的要求。现有的悬吊、组合梁、加固拱等理论,也均是针对一般巷道提出的;而对于回采巷道,仍沿袭传统的锚杆支护设计方法,缺乏合理性和可靠性。所以,有必要在进一步深入研究巷道围岩矿压显现规律的基础上,探索锚杆支护理论。
(2)发展组合锚杆支护技术
实践证明,对于岩体较破碎巷道或煤层巷道,单纯的锚杆支护不能满足支护要求,需根据不同的地质条件,采用适当的锚棚联合支护、锚杆金属网联合支护等等。因此,注重研究组合锚杆是锚杆技术发展的方向之一。
(3)支护材料标准化
对锚杆杆体、螺帽、木垫板、铁托盘、锚固剂等严格按照质量标准和检验标准进行检查,不合格产品严禁入井,确保锚杆支护发挥作用。锚杆支护能主动地加固围岩,限度地保持围岩的完整性、稳定性,控制围岩变形、位移和裂隙的发展,充分发挥围岩自身的支承作用,变被动支护为主动支护,有效地改善矿井的支护状况,具有施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低、支护效果好,已经成为当今巷道支护改革的主要趋势。
结语
锚杆支护施工方便、效率高,有利于加快施工进度,且施工成本低,支护效果好,并且技术还有许多提高的空间,它在岩土工程中的应用范围和地位也会随着其技术水平的提高而不断地扩大和发展。 驻马店隧道施工逃生管生产厂家
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