岩层控制理论与工程设计详述课件

厚层状顶板岩层三铰拱平衡结构取三铰拱右半拱为力学平衡单元,且对拱脚点取矩=0,则水平推力T为:By·∑h·B2801251111111111111111111111111111111TB厚层状顶板岩层三铰拱平衡结构1锚固岩层剪胀平衡力学模型1.锚固岩层剪胀平衡力学系统符合RE.Goodman试验曲线2.层面法向应力(锚固应力)σ,随岩层剪切位移量的增加而发生改变3.三铰拱块体的抗剪强度τ,随锚固应力和层面滑移量的不同而发生改变锚固岩层剪胀平衡力学模型2锚固岩层剪胀平衡理论岩层层面剪力T层面平均剪应力T0.1257BB/2B/2025层面法向锚固应力0.25y·B层面剪胀摩擦角a=JRCle/JCS+%■顶板岩层锚固强度计算公式q式中:顶板岩层锚固强度;岩层层面铺固应力;q—锚固岩层荷重(锚固岩层容重×厚度∑h)。锚固岩层剪胀平衡理论3顶板锚固岩层的预应力与自重应力条件顶板预应力为p当pA<q时,岩层会沿层面发生离层岩层自重应力为q;同等预紧力情况下,2.锚固岩层厚度越大,结论增加错固岩层厚度要求预紧力越高(锚索长度),对锚固效果产生负效应顶板锚固岩层的预应力与自重应力4岩层剪胀锚固原理∮)1试验结果说明:锚固岩层的抗剪强度,随剪切位移的增加而变化。4)2锚固岩层剪胀平衡力学系统符合REGoodman试验曲线。【咀嚼原理】4)3预应力、锚固应力是维系锚固岩层抗剪强度的外在条件。4.峰值强度前(小位移),锚固岩层的抗剪强度随位移的增加而增。》5·峰值强度后(大位移),锚固岩层的抗剪强度随位移的增加而降)6增加预紧力,会提高锚固岩层的峰值强度和残余强度∮7工程中,被锚固岩层一旦发生过量变形,其抗剪强度会从峰值强度降低到残余强度,最终会导致锚固系统失效,巷道失稳。岩层剪胀锚固原理5【例】取:B=4.3m;h=20m;h=3m;h=50m;排距l=.8m;Y煤=14m3;Ye=26m3;JRC=0;q=30Y均=(20×14.0+3.0×26)15=21.2(kN/m2)则:q=2.0×140+3.0×26=1060(kN/m2)0.253947(kN/m)tan①顶板锚固应力P=[o]+q=3947+106.0=14547(kN/m2取安全系数K=1.2~1.3,则顶板岩层锚固强度pl=174.56~18911(kNm2)或p}=600.5~650.5(kN/排)【例】6Rankine强度准则O3=G18WilliamJohnMaquonRankine(1820-1872)英国科学家,在热力学、流体力学及土力学等领域均有杰出的贡献Rankine强度准则7巷道侧帮锚固计算强度(贾喜荣,2004车)由Rankin准则(1857)有2C1式中:σ3巷帮锚固强度;q煤柱静载荷集度;Φ煤柱内摩擦角;C煤柱内聚力。C=m4-5结论:巷道侧帮锚固计算强度(贾喜荣,2004车)8前例】煤柱临界宽度计算取:采深:H=220m:巷宽:B=4.3m:巷高:h=30m;顶板岩层容重:y=26kNm煤柱单轴抗压强度:σ。=13MPa=13000kN由煤柱临界宽度计算公式有0.0850b=-(H-0.150)C=-y·H·Bb+√b2-4ac14.76(m)■此时,煤柱处于极限平衡状态,只需低支护强度可维护巷帮稳定。前例】煤柱临界宽度计算9【例】巷帮支护强度计算取:H=220m;B=43m;h=30m;y26kN/m3=13000Nm2;W=130m;φ-35°;Kd=1.1且:a.=023570064+67410(kN/m2)hq=y×H1+76122(kN/m2)则巷帮支护强度p=0,=(K,q,-.).tan(--Y)=442.4(kN/m)式中:p一巷帮支护强度;σ一煤柱强度煤柱静载荷集度;K。动载系数。【例】巷帮支护强度计算10岩层控制理论与工程设计详述课件11岩层控制理论与工程设计详述课件12岩层控制理论与工程设计详述课件13岩层控制理论与工程设计详述课件14岩层控制理论与工程设计详述课件15岩层控制理论与工程设计详述课件16岩层控制理论与工程设计详述课件17岩层控制理论与工程设计详述课件18岩层控制理论与工程设计详述课件19岩层控制理论与工程设计详述课件20岩层控制理论与工程设计详述课件21岩层控制理论与工程设计详述课件22岩层控制理论与工程设计详述课件23岩层控制理论与工程设计详述课件24岩层控制理论与工程设计详述课件25岩层控制理论与工程设计详述课件26岩层控制理论与工程设计详述课件27岩层控制理论与工程设计详述课件28岩层控制理论与工程设计详述课件29岩层控制理论与工程设计详述课件30岩层控制理论与工程设计详述课件31岩层控制理论与工程设计详述课件32岩层控制理论与工程设计详述课件33岩层控制理论与工程设计详述课件34岩层控制理论与工程设计详述课件35岩层控制理论与工程设计详述课件36岩层控制理论与工程设计详述课件37岩层控制理论与工程设计详述课件38岩层控制理论与工程设计详述课件39岩层控制理论与工程设计详述课件40岩层控制理论与工程设计详述课件41岩层控制理论与工程设计详述课件42岩层控制理论与工程设计详述课件43岩层控制理论与工程设计详述课件44岩层控制理论与工程设计详述课件45岩层控制理论与工程设计详述课件46岩层控制理论与工程设计详述课件47岩层控制理论与工程设计详述课件48岩层控制理论与工程设计详述课件49岩层控制理论与工程设计详述课件50岩层控制理论与工程设计详述课件51岩层控制理论与工程设计详述课件52岩层控制理论与工程设计详述课件53岩层控制理论与工程设计详述课件54岩层控制理论与工程设计详述课件55岩层控制理论与工程设计详述课件56岩层控制理论与工程设计详述课件57岩层控制理论与工程设计详述课件58岩层控制理论与工程设计详述课件59岩层控制理论与工程设计详述课件60岩层控制理论与工程设计详述课件61岩层控制理论与工程设计详述课件62岩层控制理论与工程设计详述课件63岩层控制理论与工程设计详述课件64岩层控制理论与工程设计详述课件65岩层控制理论与工程设计详述课件66岩层控制理论与工程设计详述课件67岩层控制理论与工程设计详述课件68岩层控制理论与工程设计详述课件69岩层控制理论与工程设计详述课件70岩层控制理论与工程设计详述课件71岩层控制理论与工程设计详述课件72岩层控制理论与工程设计详述课件73岩层控制理论与工程设计详述课件74岩层控制理论与工程设计详述课件75岩层控制理论与工程设计详述课件76岩层控制理论与工程设计详述课件77岩层控制理论与工程设计详述课件78岩层控制理论与工程设计详述课件79厚层状顶板岩层三铰拱平衡结构取三铰拱右半拱为力学平衡单元,且对拱脚点取矩=0,则水平推力T为:By·∑h·B2801251111111111111111111111111111111TB厚层状顶板岩层三铰拱平衡结构80锚固岩层剪胀平衡力学模型1.锚固岩层剪胀平衡力学系统符合RE.Goodman试验曲线2.层面法向应力(锚固应力)σ,随岩层剪切位移量的增加而发生改变3.三铰拱块体的抗剪强度τ,随锚固应力和层面滑移量的不同而发生改变锚固岩层剪胀平衡力学模型81锚固岩层剪胀平衡理论岩层层面剪力T层面平均剪应力T0.1257BB/2B/2025层面法向锚固应力0.25y·B层面剪胀摩擦角a=JRCle/JCS+%■顶板岩层锚固强度计算公式q式中:顶板岩层锚固强度;岩层层面铺固应力;q—锚固岩层荷重(锚固岩层容重×厚度∑h)。锚固岩层剪胀平衡理论82顶板锚固岩层的预应力与自重应力条件顶板预应力为p当pA<q时,岩层会沿层面发生离层岩层自重应力为q;同等预紧力情况下,2.锚固岩层厚度越大,结论增加错固岩层厚度要求预紧力越高(锚索长度),对锚固效果产生负效应顶板锚固岩层的预应力与自重应力83岩层剪胀锚固原理∮)1试验结果说明:锚固岩层的抗剪强度,随剪切位移的增加而变化。4)2锚固岩层剪胀平衡力学系统符合REGoodman试验曲线。【咀嚼原理】4)3预应力、锚固应力是维系锚固岩层抗剪强度的外在条件。4.峰值强度前(小位移),锚固岩层的抗剪强度随位移的增加而增。》5·峰值强度后(大位移),锚固岩层的抗剪强度随位移的增加而降)6增加预紧力,会提高锚固岩层的峰值强度和残余强度∮7工程中,被锚固岩层一旦发生过量变形,其抗剪强度会从峰值强度降低到残余强度,最终会导致锚固系统失效,巷道失稳。岩层剪胀锚固原理84【例】取:B=4.3m;h=20m;h=3m;h=50m;排距l=.8m;Y煤=14m3;Ye=26m3;JRC=0;q=30Y均=(20×14.0+3.0×26)15=21.2(kN/m2)则:q=2.0×140+3.0×26=1060(kN/m2)0.253947(kN/m)tan①顶板锚固应力P=[o]+q=3947+106.0=14547(kN/m2取安全系数K=1.2~1.3,则顶板岩层锚固强度pl=174.56~18911(kNm2)或p}=600.5~650.5(kN/排)【例】85Rankine强度准则O3=G18WilliamJohnMaquonRankine(1820-1872)英国科学家,在热力学、流体力学及土力学等领域均有杰出的贡献Rankine强度准则86巷道侧帮锚固计算强度(贾喜荣,2004车)由Rankin准则(1857)有2C1式中:σ3巷帮锚固强度;q煤柱静载荷集度;Φ煤柱内摩擦角;C煤柱内聚力。C=m4-5结论:巷道侧帮锚固计算强度(贾喜荣,2004车)87前例】煤柱临界宽度计算取:采深:H=220m:巷宽:B=4.3m:巷高:h=30m;顶板岩层容重:y=26kNm煤柱单轴抗压强度:σ。=13MPa=13000kN由煤柱临界宽度计算公式有0.0850b=-(H-0.150)C=-y·H·Bb+√b2-4ac14.76(m)■此时,煤柱处于极限平衡状态,只需低支护强度可维护巷帮稳定。前例】煤柱临界宽度计算88【例】巷帮支护强度计算取:H=220m;B=43m;h=30m;y26kN/m3=13000Nm2;W=130m;φ-35°;Kd=1.1且:a.=023570064+67410(kN/m2)hq=y×H1+76122(kN/m2)则巷帮支护强度p=0,=(K,q,-.).tan(--Y)=442.4(kN/m)式中:p一巷帮支护强度;σ一煤柱强度煤柱静载荷集度;K。动载系数。【例】巷帮支护强度计算89岩层控制理论与工程设计详述课件90岩层控制理论与工程设计详述课件91岩层控制理论与工程设计详述课件92岩层控制理论与工程设计详述课件93岩层控制理论与工程设计详述课件94岩层控制理论与工程设计详述课件95岩层控制理论与工程设计详述课件96岩层控制理论与工程设计详述课件97岩层控制理论与工程设计详述课件98岩层控制理论与工程设计详述课件99岩层控制理论与工程设计详述课件100岩层控制理论与工程设计详述课件101岩层控制理论与工程设计详述课件102岩层控制理论与工程设计详述课件103岩层控制理论与工程设计详述课件104岩层控制理论与工程设计详述课件105岩层控制理论与工程设计详述课件106岩层控制理论与工程设计详述课件107岩层控制理论与工程设计详述课件108岩层控制理论与工程设计详述课件109岩层控制理论与工程设计详述课件110岩层控制理论与工程设计详述课件111岩层控制理论与工程设计详述课件112岩层控制理论与工程设计详述课件113岩层控制理论与工程设计详述课件114岩层控制理论与工程设计详述课件115岩层控制理论与工程设计详述课件116岩层控制理论与工程设计详述课件117岩层控制理论与工程设计详述课件118岩层控制理论与工程设计详述课件119岩层控制理论与工程设计详述课件120岩层控制理论与工程设计详述课件121岩层控制理论与工程设计详述课件122岩层控制理论与工程设计详述课件123岩层控制理论与工程设计详述课件124岩层控制理论与工程设计详述课件125岩层控制理论与工程设计详述课件126岩层控制理论与工程设计详述课件127岩层控制理论与工程