傳統(tǒng)錨桿支護理論

1、傳統(tǒng)錨桿支護理論傳統(tǒng)的錨桿支護理論有懸吊理論、組合梁理論、組合拱（壓縮拱）理論，近期又發(fā)展了最大水平應(yīng)力理論等。1、懸吊理論懸吊理論認為：錨桿支護的作用就是將巷道頂板較軟弱巖層吊在上部穩(wěn)定巖層上，以增強較軟弱巖層的穩(wěn)定性。對于回采巷道經(jīng)常遇到的層狀巖體，當巷道開挖后，直接頂因彎曲、變形與老頂分離，如果錨桿及時將直接頂擠壓并懸吊在老頂上，就能減小和限制直接頂?shù)南鲁梁碗x層，以達到支護的目的。巷道淺部圍巖松軟破碎，或者開掘巷道后應(yīng)力重新分布，頂板出現(xiàn)松動破裂區(qū)，這時錨桿的懸吊作用就是將這部分易落巖體懸吊在深部未松動巖層上。這是懸吊理論的進一步發(fā)展。根據(jù)懸吊巖層的質(zhì)量就可以進行錨桿支護設(shè)計。懸吊理論直

2、觀地揭示了錨桿的懸吊作用，在分析過程中不考慮圍巖的自承能力，而且將被錨固體與原巖體分開，與實際情況有一定差距，計算數(shù)據(jù)存在誤差。懸吊理論只適用于巷道頂板，不適用于巷道幫、底。如果頂板中沒有堅硬穩(wěn)定巖層或頂板較軟弱巖層較厚，圍巖破碎區(qū)范圍較大，無法將錨桿錨固到上面堅硬巖層或者未松動巖層上，懸吊理論就不適用。2、組合梁理論組合梁理論認為：在層狀巖體中開挖巷道，當頂板在一定范圍內(nèi)不存在堅硬穩(wěn)定巖層時，錨桿的懸吊作用居次要地位。如果頂板巖層中存在若干分層，頂板錨桿的作用，一方面是依靠錨桿的錨固力增加各巖層間的摩擦力，防止巖石沿層面滑動，避免各巖層出現(xiàn)離層現(xiàn)象；另一方面，錨桿桿體可增加巖層間的抗剪剛度，

3、阻止巖層間的水平錯動，從而將巷道頂板錨固范圍內(nèi)的幾個薄巖層鎖緊成一個較厚的巖層（組合梁）。這種組合厚巖層在上覆巖層荷載的作用下，其最大彎曲應(yīng)變和應(yīng)力都將大大減小，組合梁的撓度也減小，而且組合梁越厚，梁內(nèi)的最大應(yīng)力、應(yīng)變和梁的撓度也就減小。根據(jù)組合梁的強度大小，可以確定錨桿支護參數(shù)。組合梁理論，是對錨桿將頂板巖層鎖緊成較厚巖層的解釋。在分析中，將錨桿作用與圍巖的自穩(wěn)作用分開，與實際情況有一定的差距，并且隨著圍巖條件的變化，在頂板較破碎、連續(xù)性受到破壞時，組合梁也就不存在了。組合梁理論只適合于層狀頂板錨桿支護的設(shè)計，對于巷道的幫、底不適用。3、組合拱（壓縮拱）理論組合拱理論認為：在拱形巷道圍巖的破

4、裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿巷道周邊置錨桿群，只要錨桿間距足夠小，各個錨桿形成的壓應(yīng)力圓錐體將相互交錯，就能在巖體中形成一個均勻的壓縮帶，即承壓拱（也稱組合拱或壓縮拱），這個承壓拱可以承受其上部破碎巖石施加的徑向荷載。在承壓拱內(nèi)的巖石徑向及切向均受壓，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其圍巖強度得到提高，支撐能力也相應(yīng)加大。因此，錨桿支護的的關(guān)鍵在于獲取較大的承壓拱厚度和較高的強度，其厚度越大，越有利于圍巖的穩(wěn)定和支撐能力的提高。組合拱理論在一定程度上揭示了錨桿支護的作用機理，但在分析過程中沒有沒有深入考慮圍巖支護的相互作用，只是將各支護結(jié)構(gòu)的最大支護力簡單相加，從而得到

5、復(fù)合支護結(jié)構(gòu)的最大支護力，缺乏對被加固巖體本身力學行為的進一步分析探討，計算也與實際情況存在一定差距，一般不能作為準確的定量設(shè)計，但可作為錨桿加固設(shè)計和施工的重要參考。4、最大水平應(yīng)力理論最大水平應(yīng)力理論由澳大利亞學者蓋爾（WJ.Gale）提出。該理論認為：礦井巖層的水平應(yīng)力通常大于垂直應(yīng)力，水平應(yīng)力具有明顯的方向性，最大水平應(yīng)力一般為最小水平應(yīng)力的1.52.5倍。巷道頂、底板的穩(wěn)定性主要受水平應(yīng)力的影響，且有三個特點：與最大水平應(yīng)力平行的巷道受水平應(yīng)力影響最小，頂、底板穩(wěn)定性最好；與最大水平應(yīng)力呈銳角相交的巷道，其頂、底板變形破壞偏向巷道某一幫；與最大水平應(yīng)力垂直的巷道，頂、底板穩(wěn)定性最差。在最大水平應(yīng)力作用下，頂、底板巖層易于發(fā)生剪切破壞，出現(xiàn)錯動與松動而膨脹造成圍巖變形，錨桿的作用即是約束其沿軸向巖層膨脹和垂直于軸向的巖層剪切錯動，因此要求錨桿必須具備強度大、剛度大、抗剪阻力大，才能起約束圍巖變形的作用。最大水平應(yīng)力理論，論述了巷道圍巖水平應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性