[發(fā)明專利]地下工程錨固圍巖抗沖吸能支護(hù)設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211421372.2
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115495937B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王琦;王鳴子;章沖;江貝;薛浩杰;王帥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;山東能源集團(tuán)有限公司;北京力巖科技有限公司;北京數(shù)字巖石科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21D11/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 袁亞杰

1.地下工程錨固圍巖抗沖吸能支護(hù)設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包括：

基于動靜耦合試驗(yàn)系統(tǒng)，對地下工程錨固圍巖對應(yīng)的錨固巖體開展動靜耦合力學(xué)試驗(yàn)，確定錨固巖體的吸收能密度，并結(jié)合隧道或巷道斷面尺寸參數(shù)與圍巖支護(hù)范圍，得到錨固圍巖所能吸收的能量；

根據(jù)現(xiàn)場錨固圍巖吸收能設(shè)計值與不同錨固支護(hù)方案下的錨固圍巖所能吸收的能量，確定滿足現(xiàn)場設(shè)計要求的錨固支護(hù)方案，并通過建立經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)比選出最優(yōu)錨固支護(hù)方案；

錨固巖體為規(guī)則六面體試件，由錨固構(gòu)件在原巖試件上進(jìn)行錨固得到，包括頂面、底面、第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面；動靜耦合試驗(yàn)系統(tǒng)包括動靜耦合試驗(yàn)加載子系統(tǒng)和動靜耦合試驗(yàn)監(jiān)測子系統(tǒng)；動靜耦合試驗(yàn)加載子系統(tǒng)包括加載基座、第一加載桿、第二加載桿、第三加載桿、豎向加載桿、反力板和沖擊頭；通過第一加載桿、第二加載桿和第三加載桿分別作用于錨固巖體的第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面上，以對錨固巖體施加側(cè)向靜載荷；通過豎向加載桿作用于錨固巖體的頂面，對錨固巖體施加豎向靜載荷；在靜力加載保持不變的條件下，通過沖擊頭沖擊豎向加載桿，間接對錨固巖體施加沖擊作用力；動靜耦合試驗(yàn)監(jiān)測子系統(tǒng)包括激光測速儀和動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀；激光測速儀，用于獲取沖擊頭沖擊豎向加載桿時的沖擊速度和回彈速度；動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，用于獲取沖擊頭在沖擊過程中的沖擊位移和沖擊力；

基于動靜耦合試驗(yàn)系統(tǒng)，對地下工程錨固圍巖對應(yīng)的錨固巖體開展動靜耦合力學(xué)試驗(yàn)，確定錨固巖體的吸收能密度，包括：通過第一加載桿、第二加載桿、第三加載桿和豎向加載桿對原巖試件施加靜載荷，靜載荷由圍巖初始地應(yīng)力參數(shù)確定；在靜載荷穩(wěn)定后，將第二加載桿的荷載卸載至零，并采用錨固構(gòu)件在第二側(cè)面上對原巖試件進(jìn)行側(cè)向錨固，構(gòu)成錨固巖體；在靜力加載保持不變的條件下，通過沖擊頭對豎向加載桿施加沖擊作用力，直至錨固構(gòu)件失效破斷；在動靜耦合力學(xué)試驗(yàn)過程中，記錄錨固構(gòu)件失效破斷所需要的沖擊次數(shù)；通過激光測速儀，獲取各沖擊過程中的第一試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合沖擊頭的質(zhì)量、沖擊次數(shù)和錨固巖體的體積，確定錨固巖體的第一吸收能密度試驗(yàn)值；通過動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，獲取各沖擊過程中的第二試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合沖擊次數(shù)和錨固巖體的體積，確定錨固巖體的第二吸收能密度試驗(yàn)值；將第一吸收能密度試驗(yàn)值和第二吸收能密度試驗(yàn)值中的最小值，確定為錨固巖體的吸收能密度；

通過建立經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)比選出最優(yōu)錨固支護(hù)方案，包括：針對每個滿足現(xiàn)場設(shè)計要求的錨固支護(hù)方案，將該錨固支護(hù)方案下的錨固圍巖所能吸收的能量與支護(hù)成本的比值，確定為該錨固支護(hù)方案對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)；將經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)最大的錨固支護(hù)方案確定為地下工程的最優(yōu)錨固支護(hù)方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括各沖擊過程中沖擊頭的沖擊速度和回彈速度，根據(jù)第一試驗(yàn)數(shù)據(jù)、沖擊頭的質(zhì)量、沖擊次數(shù)和錨固巖體的體積，確定錨固巖體的第一吸收能密度試驗(yàn)值的公式為：

其中，E₁表示第一吸收能密度試驗(yàn)值，t表示沖擊次數(shù)，v_i表示第i次沖擊過程中沖擊頭的沖擊速度，v_i’表示第i次沖擊過程中沖擊頭的回彈速度，m表示沖擊頭的質(zhì)量，V表示錨固巖體的體積。