岩石锚杆与喷射混凝土支护技术详解PPT学习教案

1、会计学1岩石锚杆与喷射混凝土支护技术详解岩石锚杆与喷射混凝土支护技术详解支护技术为支护技术为锚网支护技术锚网支护技术。第1页/共57页n3.6 喷射混凝土支护喷射混凝土支护第2页/共57页第3页/共57页第4页/共57页表表3-1 各种类型锚杆的主要优缺点各种类型锚杆的主要优缺点锚锚 杆杆 类类 型型优优 点点缺缺 点点集中（端头）集中（端头）锚固类锚固类机械锚固型机械锚固型安装迅速，及时承载安装迅速，及时承载对深部围岩强度要求高对深部围岩强度要求高粘结锚固型粘结锚固型易加工，制造简单易加工，制造简单 对深部围岩强度要求对深部围岩强度要求一般一般全长锚固类全长锚固类机械锚固型机械锚固型易安装，

2、及时承载易安装，及时承载 易腐蚀，锚固强度易易腐蚀，锚固强度易衰减和丧失衰减和丧失粘结锚固型粘结锚固型 适用范围广，树脂适用范围广，树脂锚固剂承载速度快，锚固剂承载速度快，锚固力大锚固力大 树脂锚杆成本高，树树脂锚杆成本高，树脂易燃有毒脂易燃有毒第5页/共57页图图3-2 3-2 锚杆结构示意图锚杆结构示意图 第6页/共57页第7页/共57页n（2）锚固结构的特点）锚固结构的特点n锚固结构锚固结构方面的进步：方面的进步： 机械式锚固机械式锚固摩擦式锚固摩擦式锚固粘结式锚固粘结式锚固全长粘结式锚固全长粘结式锚固n不同的锚杆结构各有不同的不同的锚杆结构各有不同的用途用途：n如适用如适用煤层煤层的的

3、竹、木锚杆竹、木锚杆，塑料锚杆塑料锚杆，玻璃钢锚杆玻璃钢锚杆和和可可卸式锚杆卸式锚杆；n适应于煤矿巷道适应于煤矿巷道变形大变形大的特点，专门有的特点，专门有可伸长锚杆、让可伸长锚杆、让压锚杆、大变形锚杆压锚杆、大变形锚杆；n自进（钻）式锚杆自进（钻）式锚杆则适用于破碎岩土层的支护，免得因则适用于破碎岩土层的支护，免得因为拔钻杆时塌孔而无法安装锚杆。为拔钻杆时塌孔而无法安装锚杆。n土钉土钉则是锚杆拓展到土工中后形成的专用名词。则是锚杆拓展到土工中后形成的专用名词。第8页/共57页n材料：杆体、固结机构或粘结材料、托盘、螺帽等。材料：杆体、固结机构或粘结材料、托盘、螺帽等。n3.3.1 杆体材料杆

4、体材料n常用的杆体材料主要是各种钢筋，包括常用的杆体材料主要是各种钢筋，包括圆钢圆钢、螺纹钢螺纹钢和和专用钢材专用钢材。n国内上世纪国内上世纪90年代前多用年代前多用1420 mm的的3号圆钢（号圆钢（Q235）制作，抗断破坏力）制作，抗断破坏力一般不超过一般不超过100 kN；n近年来采用高强度、高刚度锚杆或超近年来采用高强度、高刚度锚杆或超高强的高强的螺纹钢锚杆螺纹钢锚杆（屈服强度（屈服强度400500 MPa）；）；n专门研制了单向左旋无纵筋螺纹钢，专门研制了单向左旋无纵筋螺纹钢，用于制作螺纹钢锚杆，并采用专用螺用于制作螺纹钢锚杆，并采用专用螺母，形成母，形成等强锚杆等强锚杆。n国内煤矿

5、还采用有经济的竹、木锚杆、国内煤矿还采用有经济的竹、木锚杆、塑料锚杆、玻璃钢锚杆等。塑料锚杆、玻璃钢锚杆等。第9页/共57页n锚杆实现高强和超高强的方法锚杆实现高强和超高强的方法：n首先是高强度材料的应用；首先是高强度材料的应用；n其次是对螺纹钢筋进行整体强化热处理，使直径其次是对螺纹钢筋进行整体强化热处理，使直径22mm的螺纹钢锚杆破断力达到的螺纹钢锚杆破断力达到300 kN以上，大大提高了锚杆以上，大大提高了锚杆的承载能力；的承载能力；n再则通过对螺纹段采用整体滚丝方式加工螺纹，可保证再则通过对螺纹段采用整体滚丝方式加工螺纹，可保证螺纹段的极限承载力不低于杆体破断荷载的螺纹段的极限承载力不

6、低于杆体破断荷载的90。第10页/共57页n（1）锚固机构）锚固机构n机械式锚杆靠机械装置实现锚杆的锚固。包括改善缝管（机构）机械式锚杆靠机械装置实现锚杆的锚固。包括改善缝管（机构）性能来实现与孔壁间的固结；改善涨壳结构和锚固的可靠性等。性能来实现与孔壁间的固结；改善涨壳结构和锚固的可靠性等。n目前锚杆的粘结材料主要有：水泥质粘结材料和树脂类粘结材料。目前锚杆的粘结材料主要有：水泥质粘结材料和树脂类粘结材料。n（2）水泥质粘结材料）水泥质粘结材料n水泥砂浆和纯水泥浆液（与岩石及钢材水泥砂浆和纯水泥浆液（与岩石及钢材粘结强度粘结强度：1.85.0 MPa）n快硬水泥药卷（实心和中空结构）快硬水泥

7、药卷（实心和中空结构）n（3）树脂类粘结材料）树脂类粘结材料n树脂粘结材料的发展树脂粘结材料的发展n树脂药卷结构与性能特点树脂药卷结构与性能特点第11页/共57页第12页/共57页第13页/共57页树脂锚杆安装操作工艺树脂锚杆安装操作工艺: 1. 根据钻孔直径选择树脂锚固剂的规格、型号。根据钻孔直径选择树脂锚固剂的规格、型号。 2. 按设计要求的锚固剂规格和杆体长度，确定钻孔深度比杆体全长按设计要求的锚固剂规格和杆体长度，确定钻孔深度比杆体全长短短6080 mm。 3. 用压风清扫眼孔浮尘。用压风清扫眼孔浮尘。 4. 根据设计锚固长度，用杆体将选用的锚固剂送入孔底，启动搅拌根据设计锚固长度，用

8、杆体将选用的锚固剂送入孔底，启动搅拌器带动杆体旋转器带动杆体旋转305 s，匀速推进到孔底。，匀速推进到孔底。 5. 卸下搅拌器后，及时在孔口将杆体楔住，固化前不要使杆体移位卸下搅拌器后，及时在孔口将杆体楔住，固化前不要使杆体移位或晃动，安装顶眼时尤为重要。快速或晃动，安装顶眼时尤为重要。快速15min，中速，中速40min后测试锚固后测试锚固力为宜。力为宜。 6. 快速和中速分别为快速和中速分别为7min、15min后上托板，旋紧螺母后即可承载后上托板，旋紧螺母后即可承载。 7. 搅拌安装工具根据现场动力条件，可采用搅拌安装工具根据现场动力条件，可采用TJ-9风动锚杆搅拌机或风动锚杆搅拌机或

9、电煤钻加连接头，紧螺母可采用电煤钻加连接头，紧螺母可采用QB-16风动板手或手动板手。风动板手或手动板手。 8. 若采用锚杆钻机作业，钻孔和安装锚杆同机操作更为方便。若采用锚杆钻机作业，钻孔和安装锚杆同机操作更为方便。第14页/共57页n托盘（垫板）是锚杆支护系统中的一个重要部件。托盘（垫板）是锚杆支护系统中的一个重要部件。n全长锚固锚杆：用螺帽压紧垫板，可防止垫板附近破碎岩块脱落，全长锚固锚杆：用螺帽压紧垫板，可防止垫板附近破碎岩块脱落，且在锚杆受作用时，其外端口附近的粘结材料将出现且在锚杆受作用时，其外端口附近的粘结材料将出现最大剪应力最大剪应力。n端头锚固或全长锚固锚杆，没有托盘都是不合

10、理的。端头锚固或全长锚固锚杆，没有托盘都是不合理的。 n托盘（垫板）形式：平板形托盘、专门的（异形）垫板托盘（垫板）形式：平板形托盘、专门的（异形）垫板n平板形托盘：一般用铸铁浇铸，或用钢板或废旧矿用工字钢翼缘切平板形托盘：一般用铸铁浇铸，或用钢板或废旧矿用工字钢翼缘切割并钻孔而成。割并钻孔而成。n各种专门的（异形）垫板可以改善锚杆的锚固性能。各种专门的（异形）垫板可以改善锚杆的锚固性能。n一般用高强度钢板制成，平板式垫板厚度一般用高强度钢板制成，平板式垫板厚度6mm，截面一般不小于，截面一般不小于150l50mm2。也可用铸铁材料，但其力学性能较差，厚度应增大。也可用铸铁材料，但其力学性能较

11、差，厚度应增大。第15页/共57页斗形托板斗形托板 钟形托板钟形托板 三角形托板三角形托板 环形托板环形托板图图3-3 3-3 常用异形垫板结构形式常用异形垫板结构形式（a）BHTA型型 （b）BHTB型型图图3-4 钟形锚杆托盘结构示意图钟形锚杆托盘结构示意图第16页/共57页第17页/共57页n螺母是直接传递锚杆作用的受力元件。螺母是直接传递锚杆作用的受力元件。n高强度锚杆高强度锚杆均配有高强螺帽和钟形托盘，螺母必须拧紧，均配有高强螺帽和钟形托盘，螺母必须拧紧，以实现对锚杆施加预紧力。以实现对锚杆施加预紧力。n采用锚杆钻机安装锚杆时可配套使用扭矩螺母，可以实采用锚杆钻机安装锚杆时可配套使用

12、扭矩螺母，可以实现低量级预应力（现低量级预应力（150 N.m扭矩可以有扭矩可以有3050 kN预紧预紧力），实现锚杆的一次安装和锚固。力），实现锚杆的一次安装和锚固。 （a）球形螺母）球形螺母 （b）塑料阻尼螺母）塑料阻尼螺母图图3-5 专用锚杆扭矩螺母结构示意图专用锚杆扭矩螺母结构示意图第18页/共57页n配合锚杆使用的还有托梁、钢带、金属网等配件，常根据整体稳定的需配合锚杆使用的还有托梁、钢带、金属网等配件，常根据整体稳定的需要而进行各种不同的配置。要而进行各种不同的配置。n（1 1）托梁）托梁n托梁是用锚杆固定在岩帮上的梁结构，同时梁也将若干锚杆连在托梁是用锚杆固定在岩帮上的梁结构，同

13、时梁也将若干锚杆连在一起，形成组合作用。托梁的一定刚度可使锚杆之间的松散岩土一起，形成组合作用。托梁的一定刚度可使锚杆之间的松散岩土保持完整，是使岩土体形成整体稳定的有效手段。保持完整，是使岩土体形成整体稳定的有效手段。n目前常用的托梁有两种形式：目前常用的托梁有两种形式：钢筋梁钢筋梁和和W型钢带型钢带。第19页/共57页n（2 2）网）网n网的网的作用作用是维护锚杆间比较破碎的岩石，防止岩块掉落，是维护锚杆间比较破碎的岩石，防止岩块掉落，同时对提高喷层的抗拉性能也有一定的作用。同时对提高喷层的抗拉性能也有一定的作用。n目前支护用网的形式与品质很多，主要有目前支护用网的形式与品质很多，主要有铁

14、丝网铁丝网、钢筋钢筋网网与与塑料网塑料网等。等。n铁丝网铁丝网一般采用一般采用34 mm的镀锌铁丝的镀锌铁丝编织而成。根据金属网网格的特征不编织而成。根据金属网网格的特征不同，可将金属网分为同，可将金属网分为经纬网经纬网和和菱形网菱形网。 n钢筋网钢筋网是由钢筋焊接而成的大网格金是由钢筋焊接而成的大网格金属网。它由受力筋和分布筋构成。一属网。它由受力筋和分布筋构成。一般采用般采用6 mm 的圆钢制作。的圆钢制作。n塑料网塑料网具有成本低、轻便、抗腐蚀等具有成本低、轻便、抗腐蚀等特点，但是强度和刚度较低，可以与特点，但是强度和刚度较低，可以与钢筋网配合使用。钢筋网配合使用。第20页/共57页钢筋

15、直径（钢筋直径（mm）纵向钢筋间距（纵向钢筋间距（mm）横向钢筋间距（横向钢筋间距（mm）5-12100、125、150、175、20050-2500（任意）第21页/共57页第22页/共57页3.4.1 传统的锚杆支护原理传统的锚杆支护原理（a）悬吊软弱层状岩层）悬吊软弱层状岩层 （b）悬吊危岩）悬吊危岩图图3-8 锚杆悬吊理论示意图锚杆悬吊理论示意图第23页/共57页3.4.1 传统的锚杆支护原理传统的锚杆支护原理n（2 2）组合梁理论）组合梁理论n组合梁理论认为：当顶板岩石是组合梁理论认为：当顶板岩石是层状分布层状分布时，顶板岩石时，顶板岩石就象若干层梁一样。锚杆可以把分层的梁组合成为就

16、象若干层梁一样。锚杆可以把分层的梁组合成为单根单根梁梁。n根据根据材料力学材料力学的观点，同样的观点，同样 n 根（层）梁组合成单根梁根（层）梁组合成单根梁的最大内应力，较一般迭合起来的梁的内应力小的最大内应力，较一般迭合起来的梁的内应力小 1/n，而而组合梁组合梁的扰度较通常为的扰度较通常为迭合梁迭合梁的扰度小的扰度小 1/n2。（a）叠合梁与组合梁的内力比较）叠合梁与组合梁的内力比较 （b）层状顶板锚杆组合梁）层状顶板锚杆组合梁图图3-9 锚杆组合梁作用示意图锚杆组合梁作用示意图第24页/共57页3.4.1 传统的锚杆支护原理传统的锚杆支护原理n（3 3）减跨理论）减跨理论n减跨理论也是对

17、减跨理论也是对层状顶板层状顶板而言的。而言的。n由于由于 n 根锚杆的作用，跨度为根锚杆的作用，跨度为 L 的顶板岩梁成为的顶板岩梁成为（n+1）跨的连续梁，既减小跨度，也优化了梁结构。按照岩梁跨的连续梁，既减小跨度，也优化了梁结构。按照岩梁的承载能力就可以计算连续梁的承载力。的承载能力就可以计算连续梁的承载力。图图 3-10 锚杆减跨作用示意图锚杆减跨作用示意图注意：顶板变形模式注意：顶板变形模式 第25页/共57页3.4.1 传统的锚杆支护原理传统的锚杆支护原理n（4 4）组合拱理论）组合拱理论n组合拱理论认为：对于拱形巷道，通过锚杆的预紧力作组合拱理论认为：对于拱形巷道，通过锚杆的预紧力

18、作用，在锚杆的两端将形成压缩的用，在锚杆的两端将形成压缩的锥形体锥形体。当锚杆布置在。当锚杆布置在拱形巷道周围并且尺寸合适时，这些锥形体将相互重叠拱形巷道周围并且尺寸合适时，这些锥形体将相互重叠而形成而形成拱形压缩带拱形压缩带（称为（称为压缩拱压缩拱）。此压缩拱可以承受）。此压缩拱可以承受外面传来的载荷。即使是破碎岩石，这个压缩拱也是存外面传来的载荷。即使是破碎岩石，这个压缩拱也是存在的。在的。n组合拱理论的计算方法，采用了比较多的现代研究成果。组合拱理论的计算方法，采用了比较多的现代研究成果。图图 3-12 锚杆组合拱作用示意图锚杆组合拱作用示意图第26页/共57页3.4.2 现代分析方法现

19、代分析方法n（1）概述）概述n上述理论分析相对比较简单，但只反映了锚杆作用的表面和直观上述理论分析相对比较简单，但只反映了锚杆作用的表面和直观现象，缺乏内在原因的分析。主要表现在：现象，缺乏内在原因的分析。主要表现在：n上述理论以岩梁或岩石拱承载，另有外载荷作用的分析方法。上述理论以岩梁或岩石拱承载，另有外载荷作用的分析方法。实际上，岩石的实际上，岩石的两个作用两个作用是同时存在的，既是是同时存在的，既是承载体承载体，又是，又是施力体施力体。n没有反映锚杆是一种没有反映锚杆是一种内部加固内部加固的构件。锚杆是通过岩石内部的构件。锚杆是通过岩石内部的作用来实现岩层稳定的。的作用来实现岩层稳定的。

20、n没有反映地下岩石工程中的没有反映地下岩石工程中的“共同作用原理共同作用原理”这一重要观点。这一重要观点。n岩土工程稳定主要是岩土工程稳定主要是变形问题变形问题。而上述分析的出发点主要集。而上述分析的出发点主要集中在中在强度（荷载）强度（荷载）影响方面，这不能满足实际工程稳定问题影响方面，这不能满足实际工程稳定问题的要求。的要求。n总之，缺乏充分的理论根据和深刻的分析。总之，缺乏充分的理论根据和深刻的分析。第27页/共57页3.4.2 现代分析方法现代分析方法n（2）锚固体强化效果的分析）锚固体强化效果的分析n采用锚固体试件，其试验结论如下：采用锚固体试件，其试验结论如下：n1）弹性参数（弹性

21、模量）的变化）弹性参数（弹性模量）的变化n锚杆对弹模有锚杆对弹模有正变正变的影响，且随锚杆密度的影响，且随锚杆密度增加呈增加的趋势。增加呈增加的趋势。n2）强度参数（）强度参数（C、）的变化）的变化n影响破坏前后岩石单元强度的参数主要是影响破坏前后岩石单元强度的参数主要是粘结力粘结力。n3）脆性（软化角）的变化）脆性（软化角）的变化n有的试验表明有锚杆情况下单元体的有的试验表明有锚杆情况下单元体的脆性脆性减弱减弱，这是有利于岩石稳定的。，这是有利于岩石稳定的。n4）扩容起始应力的影响）扩容起始应力的影响n扩容的实质是扩容的实质是裂隙裂隙的开裂，锚杆约束裂隙的开裂，锚杆约束裂隙开裂的作用就是保持

22、岩石的完整性，从而开裂的作用就是保持岩石的完整性，从而可以提高岩石的强度。可以提高岩石的强度。 第28页/共57页3.4.2 现代分析方法现代分析方法n（3）最大水平应力理论）最大水平应力理论n1）最大水平应力理论的基本观点）最大水平应力理论的基本观点nGale的最大水平应力理论认为：矿井岩层的的最大水平应力理论认为：矿井岩层的水平应力水平应力通常是通常是大于垂直应力。因此，锚杆支护应重点考虑水平应力的影响。大于垂直应力。因此，锚杆支护应重点考虑水平应力的影响。n水平应力对巷道稳定影响有水平应力对巷道稳定影响有三种情况三种情况，即：最大水平应力和，即：最大水平应力和巷道走向巷道走向平行平行、垂

23、直垂直和和斜交斜交。图图3-13 最大水平应力理论的应力场效应最大水平应力理论的应力场效应第29页/共57页3.4.2 现代分析方法现代分析方法n（3）最大水平应力理论）最大水平应力理论n最大水平应力理论还认为：由于最大水平应力基本沿最大水平应力理论还认为：由于最大水平应力基本沿层理层理方方向，岩层容易出现向，岩层容易出现水平错动和离层水平错动和离层，以及沿轴向的，以及沿轴向的岩层膨胀岩层膨胀（巷道两帮收缩）。于是锚杆起到（巷道两帮收缩）。于是锚杆起到约束离层约束离层和和抑制岩层膨胀抑制岩层膨胀的作用。的作用。 （a）约束岩层膨胀）约束岩层膨胀 （b）约束岩层错动）约束岩层错动图图3-14 锚

24、杆加固作用示意图锚杆加固作用示意图第30页/共57页3.4.2 现代分析方法现代分析方法n（3）最大水平应力理论）最大水平应力理论n2）最大水平应力理论的认识和分析）最大水平应力理论的认识和分析n最大水平应力理论反映了最大水平应力理论反映了地应力测量地应力测量的基本情况。的基本情况。n世界实测统计结果是：竖直应力基本世界实测统计结果是：竖直应力基本符合重力值，水平应力在深于符合重力值，水平应力在深于150 m以以后有许多超过竖直应力；而在后有许多超过竖直应力；而在3000 m以后将趋近于以后将趋近于1，变化点在，变化点在800 m左右。左右。n无论矩形或拱形巷道，无论矩形或拱形巷道，开挖开挖以

25、后的顶以后的顶板主应力均发生主应力转向水平的情板主应力均发生主应力转向水平的情况。况。n因此，从力学原理讲因此，从力学原理讲, 巷道的布置应顺巷道的布置应顺着最大水平应力方向。着最大水平应力方向。第31页/共57页第32页/共57页3.4.2 现代分析方法现代分析方法n（3）最大水平应力理论）最大水平应力理论n最大水平应力理论也存在如下缺点：最大水平应力理论也存在如下缺点：n“最大水平应力最大水平应力”仅是地应力的赋存仅是地应力的赋存特点，和特点，和锚杆锚杆的本质的本质无关系。无关系。n原岩应力尽管水平占多数，但对巷道原岩应力尽管水平占多数，但对巷道开挖开挖后，是否以水平应力为主，理论后，是否

26、以水平应力为主，理论并没有说明。并没有说明。n除除顶板顶板外，实际也可能与之不符。如外，实际也可能与之不符。如煤层采空后，岩层下沉引起的两帮竖煤层采空后，岩层下沉引起的两帮竖向应力集中，使巷道两帮的竖向应力向应力集中，使巷道两帮的竖向应力远超过水平应力。远超过水平应力。n没有充分说明锚杆的没有充分说明锚杆的作用机理作用机理。仅说。仅说明最大水平应力情况明最大水平应力情况, ,而未解释诸如竖而未解释诸如竖直应力更大时的情况。直应力更大时的情况。第33页/共57页3.4.2 现代分析方法现代分析方法n（4）其它理论观点）其它理论观点第34页/共57页3.4.2 现代分析方法现代分析方法n（5）锚固

27、作用的认识）锚固作用的认识第35页/共57页3.4.3 锚杆杆体受力分析锚杆杆体受力分析n（1）端头锚固锚杆的受力分析）端头锚固锚杆的受力分析第36页/共57页第37页/共57页3.4.3 锚杆杆体受力分析锚杆杆体受力分析n（2）全长锚固锚杆的受力分析）全长锚固锚杆的受力分析第38页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n（1）经验法参数设计）经验法参数设计n1）基本概念）基本概念n经验法是指通过众多经验法是指通过众多经验经验的累积，运的累积，运用不同用不同分类表分类表进行对照、比较和归类，进行对照、比较和归类，给出经验参数，或略作修正应用于工给出经验参数，或略作修正应用于工程

28、。因此，经验法也称为程。因此，经验法也称为工程类比法工程类比法。n2）基本方法）基本方法n首先要有科学的锚杆应用首先要有科学的锚杆应用分类表分类表。其。其次就是正确对现有工程进行次就是正确对现有工程进行科学归类科学归类，并由分类表提供合理的支护参数或修并由分类表提供合理的支护参数或修正。正。n3）有关锚杆支护施工的工程分类）有关锚杆支护施工的工程分类n合理的锚杆支护合理的锚杆支护分类表分类表应包括应包括三部分三部分，即：岩石的（地质）分类、工程的分即：岩石的（地质）分类、工程的分类、相关的锚杆支护方法和支护参数类、相关的锚杆支护方法和支护参数的分类。的分类。第39页/共57页3.4.4 锚杆支

29、护参数设计锚杆支护参数设计n 岩石的地质分类岩石的地质分类n可从工程地质的角度对岩石进行分类。这些分类主要有：可从工程地质的角度对岩石进行分类。这些分类主要有：n国家围岩分类标准国家围岩分类标准：分为：分为5类（类（I、II、），第），第类为散体状结构类为散体状结构岩石；岩石；n岩石工程地质分类表（谷德正，重庆岩石工程地质分类表（谷德正，重庆大学）大学）：按岩体结构分整体块状结构、：按岩体结构分整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构共层状结构、碎裂结构和散体结构共四四大类八大亚类大类八大亚类；n岩石工程地质分类表（孙广忠，中科岩石工程地质分类表（孙广忠，中科院地质所）院地质所）：按岩体结构

30、分块裂结构、：按岩体结构分块裂结构、板裂结构、完整结构、断续结构、碎板裂结构、完整结构、断续结构、碎裂状结构和散体结构等裂状结构和散体结构等六类六类。第40页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n 岩石工程分类岩石工程分类n考虑各种因素对工程的影响。有的还考虑工程实际情况，如工程考虑各种因素对工程的影响。有的还考虑工程实际情况，如工程的规模、期限、工程开挖后的稳定状况等。这些内容均分列在相的规模、期限、工程开挖后的稳定状况等。这些内容均分列在相应的分类表中。如：应的分类表中。如：n国外双指标分类（迪尔国外双指标分类（迪尔-米勒）：单轴强度（米勒）：单轴强度（5级）和弹模（级）

31、和弹模（3级），共分级），共分15级；级；n美国（迪尔）美国（迪尔）RQD岩石分类：岩心采取率；岩石分类：岩心采取率；n日本按岩石声速分类：根据弹性波波速将围岩强度分为日本按岩石声速分类：根据弹性波波速将围岩强度分为7类类;n普氏（俄罗斯）分类：普氏（俄罗斯）分类：，f =0.320;n美国根据工程自稳时间的分类（美国劳非）：美国根据工程自稳时间的分类（美国劳非）：7类类;n前苏联巷道巷道稳定性（系数）分类表；前苏联巷道巷道稳定性（系数）分类表；n我国行业性分类：如煤炭部岩石分类标准将岩石分为我国行业性分类：如煤炭部岩石分类标准将岩石分为5类（类（I、II、V），第），第V类为不稳定岩石。类为

32、不稳定岩石。第41页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n 国内锚杆支护施工分类国内锚杆支护施工分类n煤矿锚喷支护巷道围岩分类：煤矿锚喷支护巷道围岩分类：共共5类；类；： 共共5类类：共共5类类第42页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n（2）锚杆参数的估算）锚杆参数的估算n1 1）锚杆长度）锚杆长度n按杆体与粘结材料的粘结强度验算：按杆体与粘结材料的粘结强度验算：n按粘结材料与孔壁的粘结强度验算：按粘结材料与孔壁的粘结强度验算：n 为锚杆的工作长度。锚杆的工作长为锚杆的工作长度。锚杆的工作长度应满足支护与加固要求。通常加固度应满足支护与加固要求。通常加固

33、要求应考虑多种因素，例如：要求应考虑多种因素，例如：悬吊高悬吊高度度、免压拱高度免压拱高度、松动圈厚度松动圈厚度、塑性塑性层高度层高度、滑动面深度滑动面深度等。等。321LLLLatdKL43ttDdKL4232L第43页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n2 2）锚杆直径）锚杆直径n根据杆体根据杆体承载力承载力与与锚固力锚固力等强度原则确定，则等强度原则确定，则n3 3）锚杆间排距）锚杆间排距n根据悬吊危岩的重量计算（设间排距相等原则）根据悬吊危岩的重量计算（设间排距相等原则）n间排距也可以按组合梁假设计算，以及其它专用的经验间排距也可以按组合梁假设计算，以及其它专用的经

34、验法、图解法。法、图解法。n因此，只要能先确定需要的因此，只要能先确定需要的锚固力锚固力，其他问题就可解决。，其他问题就可解决。n国内锚杆的长度偏短，而间排距也偏小。国外采用的长国内锚杆的长度偏短，而间排距也偏小。国外采用的长度与间排距之比为度与间排距之比为1.21.22.02.0之间，国内在之间，国内在1.81.82.82.8之间之间。tQd52.352LKQa第44页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n4 4）设计过程）设计过程n由上面的叙述可以看出，锚杆的由上面的叙述可以看出，锚杆的计算方法计算方法还相当肤浅。还相当肤浅。其中作为计算关键内容的其中作为计算关键内容的锚

35、固力锚固力大小的原则和计算方法，大小的原则和计算方法，在设计方法中却没有明确给出。在设计方法中却没有明确给出。n未体现锚杆与围岩的共同作用；未反映地应力的作用；未体现锚杆与围岩的共同作用；未反映地应力的作用；未反映支护的实质是控制变形；仅从材料力学的观点出未反映支护的实质是控制变形；仅从材料力学的观点出发解决支护问题等。发解决支护问题等。n因此，目前的锚杆设计计算带有一定的随意性。一般还因此，目前的锚杆设计计算带有一定的随意性。一般还是以工程类比法为主，然后加以适当的修正。是以工程类比法为主，然后加以适当的修正。第45页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n对于对于浅埋隧道工

36、程：浅埋隧道工程：n由太沙基公式计算荷载高度。通过荷载高度可以确由太沙基公式计算荷载高度。通过荷载高度可以确定锚杆的工作长度，以及按悬吊理论计算锚杆荷载定锚杆的工作长度，以及按悬吊理论计算锚杆荷载（锚固力），然后是其它锚杆参数。（锚固力），然后是其它锚杆参数。n对于对于矿山巷道工程矿山巷道工程：n通常采用工程类比法确定锚固力、锚杆长度和间排通常采用工程类比法确定锚固力、锚杆长度和间排距等参数，然后可以用其它一些方法核算、修正，距等参数，然后可以用其它一些方法核算、修正，最后设计锚杆的具体细节。最后设计锚杆的具体细节。第46页/共57页3.4.4 锚杆支护参数设计锚杆支护参数设计n对于对于基坑或边坡工程基坑或边坡工程：n边坡工程的设计计算首先要