预应力锚杆支护在地基处理中的应用

预应力锚杆支护在地基处理中的应用李昌永（新疆水利水电勘测设计院勘测总队昌吉８３１１００）１前言现代高层建筑物对地基的强度和变形要求越来越高，当地基强度不足或土的压缩性较大，不能满足建筑物对地基的要求时，就需要对地基进行处理或加固。基坑边坡的处理旨在提...     

预应力锚杆支护在煤巷中的应用

刘桥一矿将煤巷预应力锚杆支护设计新方法—煤巷锚杆支护监控设计法应用到支护实践中,取得了良好的支护效果。监测结果表明,煤巷采用高预应力锚杆可以阻止顶板离层和两帮片帮,充分发挥围岩和支护体的共同承载作用,起到良好的支护作用。     

预应力锚杆在基坑支护工程中的应用

结合锚杆设计方案的实例分析，阐述了锚杆的特点、施工工作原理，以及锚杆在基坑支护工程中的应用。     

预应力锚杆体系—锚杆支护技术发展的新阶段

高预应力锚杆体系是锚杆支护技术发展的方向，它可以保证围岩和钢材变形匹配，充分发挥各自的支护能力。文章分析了预应力锚杆体系作用机理，并用计算和现场实例证明了预应力锚杆体系的优越性。最后提出了进入预应力锚杆体系新阶段的十项措施。     

预应力锚杆支护参数的设计

在不考虑原岩应力场的条件下,采用有限差分数值计算软件FLAC^3D,分析了锚杆预应力、锚杆长度、锚杆支护密度、锚杆安装角度及锚固方式等支护参数对锚杆预应力引起的应力场-锚杆预应力场的影响.基于数值模拟结果,结合井下应用情况,对预应力锚杆支护涉及的参数,包括预应力,锚杆直径、强度、长度、密度、角度,锚固方式,组合构件参数,锚索支护参数等进行了全面、系统的分析,提出了预应力锚杆支护参数选择的原则、范围.     

煤矿巷道预应力锚杆支护技术研究

分析了预应力锚杆支护的机理,探究了影响支护效果的主要参数。在巷道支护工程中应该根据实际情况确定各项参数,并以具体实例探讨预应力锚杆支护效果,结果显示,预应力锚杆支护技术能够良好地控制巷道变形,稳定性和安全性更高。     

高预应力锚杆锚索组合支护技术在运输下山掘进支护中的应用

以阜生煤业一采区运输下山为工程背景,采用FLAC3D模拟了巷道顶板在高预应力锚杆锚索组合支护作用下的应力场分布特征,研究得出预应力及其扩散是锚杆支护发挥主动锚固作用的关键性因素,锚杆与锚索组合支护能显著扩大有效压应力区范围,并在此基础上运用动态信息设计法设计出高预应力锚杆锚索组合支护参数应用于井下,支护效果理想。     

煤巷锚杆-锚索支护的预应力协调作用分析

在分析目前锚杆、锚索联合支护条件下施加预紧力时存在问题的基础上,提出了锚杆、锚索联合支护的预应力协调问题,并采用有限差分数值计算软件FLAC3D对锚杆(索)施加不同组合预紧力时围岩产生的应力场分布特征与规律进行了模拟分析。结果表明:预应力锚杆、锚索联合支护可以在巷道围岩锚固结构中形成相互连接、相互叠加的有效压应力区,随着锚杆(索)预应力的增加,压应力区的值和范围也相应地增加;锚杆端部的拉应力值和范围随锚杆预紧力矩的增加而增大,这种情况可以通过施加锚索预紧力进行平衡,锚杆预紧力矩越大,平衡其端部拉应力区所需的锚索预紧力越大;结合工程施工现状,合理的锚杆预紧力矩选择在300～400N.m,锚索预紧力为200～300kN比较合理。井下试验表明,合理预应力组合的锚杆锚索联合支护系统可以有效控制围岩变形。     

煤巷预应力桁架锚杆支护技术

通过详细阐述新型预应力桁架支护技术的概念、作用机理、与锚索对比的优点、具体形式以及施工工艺,说明了该技术的创新点以及在煤巷中的应用特点.通过淮北许疃煤矿的成功应用实例,进一步验证本文所提出的预应力桁架结构的特点和作用.最后得出采用预应力桁架支护不仅能够有效控制巷道变形、提高单进和降低成本,确保巷道安全可靠,同时为各类复杂条件的应用提供了有力依据,表明了该支护技术有着很大的应用范围和广阔的推广前景.     

基于安全系数长短预应力锚杆支护在基坑中的应用

 针对基坑工程长短预应力锚杆柔性支护的工程特点，建立了该锚固技术极限平衡法的求解概化模型，通过理论推导得出：减轻面层自重，选择合理的锚杆安设倾角和提高杆体的强度是该系统有效发挥的关键所在。结合工程算例，计算得出：荷载大的锚杆，预应力损失最大，位移最小；荷载小的锚杆，预应力损失最小，位移最大；锚杆应力呈驼峰特征的不均匀分布，在滑动面处达到最大值，计算结果与实际情况较吻合，这为工程设计和施工提供了借鉴。     

高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用

针对煤矿深部及复杂困难巷道条件，分析了锚杆支护作用，提出高预应力、强力支护理论，大幅度提高支护系统的初期支护刚度与强度，保持围岩的完整性，减少围岩强度降低；开发出高预应力、强力支护系统，包括强力锚杆、强力钢带及强力锚索系列材料，力学性能得到显著提高；高预应力、强力支护系统成功应用于新汶矿区千米深井巷道，巷道变形降低70%左右，顶板离层仅为原来的5%，巷道支护状况发生了本质改变.实践证明，高预应力、强力支护系统可有效控制围岩变形与破坏.同时，提高顶板支护的刚度与强度可有效地减小煤帮压力和底臌.     

锚杆支护应力场测试与分析

在实验室建立了锚杆支护应力场测试模型,测试了单根与2根锚杆在不同拉伸载荷下的支护应力值及应力场分布特征,分析了2根锚杆形成的支护应力场相互叠加与影响的特点。采用数值模拟,计算了单根、2根锚杆在不同载荷下形成的支护应力场及影响因素,并将实验室测试结果与数值模拟结果进行了对比。研究结果表明:单根锚杆在端部附近应力较高,随着远离锚杆端部,应力逐渐减少,锚杆中部应力较小;在远离锚杆的一侧出现拉应力区;2根锚杆形成的支护应力场主要在模型中部叠加,由于模型前后表面应力扩散范围小,导致两表面附近中部应力很低,模型中心部位远离锚杆,应力也比较小。最后,提出了存在的问题及改进建议。     

全断面高预应力强力锚索支护技术及其在动压巷道中的应用

分析了目前煤矿锚索支护存在的问题,在高预应力强力支护理论的基础上,提出高预应力、长度较短的强力锚索,并全断面垂直岩面布置,是高地压、大变形巷道的有效支护方式.介绍了强力锚索及配套护表构件的力学性能,将强力锚索、拱形大托板及钢筋网组成全断面强力锚索支护系统,在锚索施加预应力的同时,给钢筋网也施加了较高的预应力,使钢筋网成为预应力支护系统的重要组成部分.在潞安矿业集团有限责任公司漳村煤矿一条与回采工作面对掘的、受2次强烈动压影响的巷道中,进行了全断面高预应力强力锚索支护技术试验,巷道支护状况发生本质变化.巷道两帮移近量比原支护方式降低90%,顶板离层几乎为0,围岩变形得到有效的控制.不仅解决了巷道支护难题,而且验证了支护理论的正确性.     

锚杆支护组合构件的力学性能与支护效果分析

对目前常用的锚杆、锚索组合构件形式与力学性能进行了介绍,对比了不同组合构件的抗拉强度与抗弯刚度,分析了组合构件在锚杆支护系统中的作用。采用有限元数值模拟方法,计算了W形钢带在受拉、受弯及受剪状态下的应力分布与变形特征。介绍了组合构件在千米深井巷道、深部沿空留巷、松软破碎围岩巷道等复杂困难条件下的成功应用实例,包括巷道地质与生产条件,锚杆支护设计与支护效果。同时,分析了组合构件选择不合理时容易出现的压穿、撕裂、过大弯曲变形与折断、扭曲及各种组合破坏形式。针对不同形式的组合构件,提出了防止其破坏的建议。设计制作了测力钢带,在安徽淮南谢一矿的回采巷道中进行了钢带受力监测,初步研究了钢带在锚杆安装预紧阶段、掘进影响与稳定阶段的受力特征与变化规律。     

深部冲击地压巷道锚杆支护作用研究与实践

以义马常村煤矿深部冲击地压巷道为工程背景,介绍了深部冲击地压巷道围岩地质力学参数分布特征,分析了冲击地压巷道围岩变形与破坏特征及主要影响因素,揭示出锚杆支护对冲击地压巷道变形的本质作用是保持围岩完整性,在围岩中形成支护应力场,降低应力集中系数,改善巷道围岩应力分布,充分发挥围岩的抗冲击能力。提出冲击地压巷道支护形式选择原则,介绍了高冲击韧性锚杆支护材料力学性能及锚杆支护参数设计方法。针对常村煤矿21220下巷条件,提出以全长预应力锚固、高强度、高冲击韧性锚杆与锚索支护为主,以金属支架为辅的复合支护方式,并进行了井下工业性试验。矿压监测数据表明,该种支护方式与围岩的整体抗冲击能力强,能够有效控制深部冲击地压巷道变形与破坏。在冲击能量影响下,锚杆、锚索受力特征明显不同于普通巷道,呈波浪状或锯齿状变化趋势。     

高预应力锚杆支护对煤与瓦斯突出控制作用研究

采用FLAC3D和COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟软件分别对不同支护条件下高瓦斯煤层掘进巷道周围煤岩体应力场、能量场分布特征和煤层瓦斯流动规律进行研究。研究结果表明：锚杆预应力在巷道断面上形成整体压应力结构,在掘进推进前方,后方支护区域的锚杆预应力形成连续分布的压应力带,使预应力扩散到空顶区。预应力越大扩散范围也越广,对抑制空顶区煤岩破碎、变形有重要作用;高预应力锚杆支护能减少煤岩体内能量集中,但不会产生瓦斯积聚;高预应力锚杆支护能在一定程度上降低煤与瓦斯突出的危险。     

我国煤巷锚杆支护技术的新发展

系统介绍了锚杆支护技术的最新研究成果.在支护理论方面,认为锚杆支护的主要作用在于控制锚固区围岩的离层、滑动、张开裂隙等扩容变形与破坏,最大限度地保持围岩完整性,避免有害变形出现;围岩地质力学测试仪器包括小孔径水压致裂地应力测量装置、围岩强度原位测量装置及钻孔窥视仪的技术特征与使用方法.论述了锚杆支护动态信息设计方法的特点与设计步骤,及面向现场工程技术人员使用的支护设计软件的组成与功能;分析了高强度锚杆支护材料的力学性能;介绍了国内锚杆施工机具的发展现状.     

岩体锚固系统的作用机理认识

提出了岩体锚固系统的概念，籍助岩体结构力学对岩体锚固的作用机理进行了再认识，最后提出了锚固系统的控制围岩体结构作用原理的四个效应。     

锚索—锚杆—网—喷碹支护方式在施工软岩巷道交岔点中的应用

叙述了在施工软岩巷道交岔点中采用的一种新的支护方式 ,即锚索—锚杆—网喷碹 ,为软岩大断面快速施工创出了一条新的途径