[發明專利]預緊力錨桿提高破碎圍巖自承載力評價及參數選擇方法

在審

• 申請號: 202111057307.1
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN114091136A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 吳德義
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 合肥楚思專利商標代理事務所(普通合伙) 34192
• 代理人: 楊萬明

本發明公開了預緊力錨桿提高破碎圍巖自承載力評價及參數選擇方法。該方法主要針對工程常見的粘結力c＝(0.5～0.8)MPa、的破碎圍巖，工程常用的螺紋鋼高強錨桿，提出了以預應力Δσ_壓較為均勻分布范圍作為破碎圍巖自承載結構厚度d，以破碎圍巖自承載結構范圍內預應力Δσ_壓大小評價破碎圍巖強度增量Δc、以破碎圍巖自承載結構厚度d及強度增量Δc、作為破碎圍巖自承載結構承載即錨桿提高破碎圍巖自承載力評價指標。確定了破碎圍巖自承載結構合理承載時合理錨桿參數選擇方法。為工程中合理評價預緊力錨桿提高破碎圍巖自承載力及合理錨桿參數選取提供了依據。

技術領域

本發明涉及破碎圍巖支護領域，具體為根據預緊力錨桿在破碎圍巖中形成的預應力分布及大小來分析破碎圍巖自承載力增加程度；進而提出預緊力錨桿合理支護參數選擇方法，使破碎圍巖自承載結構合理承載。

背景技術

地面隧道工程、地下軌道交通工程以及深部煤炭開采工程等都廣泛存在斷層破碎帶，由于圍巖破碎、圍巖強度低以及自穩能力差，工程中破碎巖石大范圍冒落形成難以自穩冒落帶進而造成安全事故時有發生，嚴重影響工程安全施工及安全使用，提高破碎圍巖自承載能力及自穩能力有工程實用價值。

如附圖1，在破碎圍巖中施加預緊力錨桿，預緊力錨桿與破碎圍巖共同作用形成破碎圍巖自承載結構，進而提高破碎圍巖自承載力在工程中已經得到應用，但主要依靠經驗確定。如何評價預緊力錨桿提高破碎圍巖自承載力的程度，從而有依據選擇合理預緊力錨桿參數使破碎圍巖自承載結構承載合理還未有報道。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種評價預緊力錨桿提高破碎圍巖自承載力程度的方法，進而選擇合理的預緊力錨桿參數保證破碎圍巖自承載結構合理承載。具體說是以預應力錨桿在破碎圍巖中形成較為均勻的預應力范圍及該范圍內預應力值作為指標對破碎圍巖自承載結構承載能力進行評價，并依此對破碎圍巖自承載力提高程度進行評價。通過分析預緊力錨桿參數對破碎圍巖自承載結構承載能力的影響來選擇合理預緊力錨桿參數，使破碎圍巖自承載結構合理承載。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：預緊力錨桿提高破碎圍巖自承載力評價及參數選擇方法，包括以下步驟：

(1)破碎圍巖力學參數確定。根據工程資料結合實測結果，確定破碎圍巖粘結力c、內摩擦角以及彈性模量E、泊松比λ等力學參數；

(2)數值模擬分析。建立破碎圍巖預應力Δσ_壓分析的數值計算模型，分析錨桿預緊力F作用破碎圍巖預應力Δσ_壓大小、分布及疊加情況；

(3)圍巖自承載結構承載表達。根據破碎圍巖預應力Δσ_壓分布，以預應力Δσ_壓較為均勻分布范圍作為破碎圍巖自承載結構厚度d；根據自承載結構范圍內破碎圍巖較為均勻分布預應力Δσ_壓確定自承載結構破碎圍巖粘結力及內摩擦角等力學性能參數增量Δc、以破碎圍巖自承載結構厚度d及強度增量Δc、作為破碎圍巖自承載結構承載即錨桿提高破碎圍巖自承載力評價指標。

(4)合理錨桿參數選擇。分析錨桿預緊力F、錨桿長度l以及錨桿間排距a×b等參數對破碎圍巖自承載結構承載影響，選擇合理錨桿參數使破碎圍巖自承載結構合理承載。

優選的，所述步驟(2)中數值計算模型為量化分析錨桿預緊力F在破碎圍巖中形成的預應力大小Δσ_壓及分布，預應力Δσ_壓主要通過錨桿預緊力F＝0 以及錨桿預緊力F在破碎圍巖中壓應力差值來表達。優選采用FLAC3D軟件進行計算模型的建立，見附圖2。