【正文】 12 圖 15懸吊式錨桿 (3)L3a 假如巷道跨度或臨空面跨度 L大于基本塊體長(zhǎng)度 a的三倍時(shí)，依靠塊體本身很難形成多鉸拱結(jié)構(gòu)。當(dāng)巷道跨度或臨空面跨度 L為基本塊體長(zhǎng)度 a的 2一 3倍時(shí)，錨桿長(zhǎng)度應(yīng)大于 滑動(dòng)棱柱體高度。如果巖塊 鉸結(jié)構(gòu)不能自身平衡，則必須輔以人工結(jié)構(gòu)物，對(duì)于基本巖塊較大 (如 a≥ )巖體，可采用錨桿維護(hù) 。設(shè)巖層位于水平狀態(tài)，每個(gè)基本巖塊的重量為 G，厚度為 b，跨度中央最大下沉量為 S，巖塊三鉸拱結(jié)構(gòu)平衡的必要條件為 : 222L a b?? Sb? 巖塊三鉸拱結(jié) 構(gòu)平衡的充分條件 — 鉸鏈處的作用力 F小于該處的點(diǎn)荷載強(qiáng)度 []FP? 圖 13巖塊三鉸拱結(jié)構(gòu) 設(shè)人工結(jié)構(gòu)物作用的反力為 q，頂、底鉸水平作用力為 T，按靜力平衡條件 : (3 )8( )L G qT bS?? ? 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 底鉸垂直反力為 322Gq?，底鉸合力 F為 : 22( 3 ) 16 ( )8 ( )L G qF b S LbS?? ? ?? 因此巖塊三鉸拱結(jié)構(gòu)平衡的充分條件為 : 22( 3 )[ ] 16( )8 ( )L G qP b S LbS?? ? ?? (1)L=3a 假如巷道跨度或臨空面跨度 L接近基本塊體長(zhǎng)度 a的三倍時(shí)，臨空面上將有 6個(gè)基本塊體脫離母巖向孔洞移動(dòng)，如圖 1一 4，塊體轉(zhuǎn)動(dòng)將形成一個(gè)四鉸拱結(jié)構(gòu)，巖塊四鉸拱結(jié)構(gòu)平衡的必要條件為 : 222L a b?? Sb? 巖塊三鉸拱結(jié)構(gòu)平衡的充分條件鉸鏈處的作用力 F小于該處的點(diǎn)荷載強(qiáng)度 [P] []FP? 按靜力平衡條件 : (21 4 )36 ( )L G qT bS?? ? 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 14巖塊四鉸拱結(jié)構(gòu) L=3a 底拱垂直反力為 322Gq? ， 鉸合力 F為 : 2 2 2 21 ( 3 2 4 ( 6 q ) ( ) 2 1 4 q36F b S G b S L G? ? ? ? ? ?） （ ） 因此巖塊四鉸拱結(jié)構(gòu)平衡的充分條件為 : 2 2 2 21[ ] ( 3 2 4 ( 6 q ) ( ) 2 1 4 q36P b S G b S L G? ? ? ? ?≥ ） （ ） 如果式中 q二 0也能滿(mǎn)足，則不需要人工結(jié)構(gòu)物，可依靠巖塊多鉸結(jié)構(gòu)的嚙合作用達(dá)到自身平衡。 (1)L=2a 假如巷道跨度或臨空面跨度 L接近基本塊體長(zhǎng)度 a的兩倍時(shí)，臨空面上將有 3個(gè)基本塊體脫離母巖向孔洞移動(dòng)，如圖 1一 3。對(duì)于塊狀非連續(xù)巖體，它由很多平行六面體組成，而且按一定的規(guī)律鑲嵌而成，如果平行六面體具有足夠的強(qiáng)度條件，則只要維持其原有結(jié)構(gòu)，就可以依靠其本身強(qiáng)度維護(hù)巖體的穩(wěn)定性。 一般巷道的頂板都有鉛垂下落塊體，可用支架或錨桿維護(hù)，其承載力原則上應(yīng)大于下落塊體的重量，錨桿的長(zhǎng)度可視巖體性質(zhì)而異。 離散性 破碎 塊狀 巖體的穩(wěn)定性分析及控制方法 巷道維護(hù)應(yīng)該充分利用巖石本身的強(qiáng)度，一 般認(rèn)為錨桿能較好地利用巖石本身的強(qiáng)度，但對(duì)于如何發(fā)揮錨桿的作用不同學(xué)者則有不同的認(rèn)識(shí)。很多工程中臨空面在某一方向上幾乎是無(wú)限延長(zhǎng)的，于是可動(dòng)塊體也將隨之延伸，形成一個(gè)棱柱體。 塊狀巖體中層理面之間以及節(jié)理面之間的距離遠(yuǎn)小于臨空面的尺寸，可形成很多大小不等的可動(dòng)塊體。即此時(shí)層理面傾角 0c?? 。42??? 。 2 2 2c o s c o s c o s s i n s i n ( )t tc o tc k ca a a?? ? ? ? ? c os( ) c ot c ot ( )t c t t ca? ? ? ?? ? ? 式中 c o s()c o s s intck o tca arctg ? ?? ? ta — 臺(tái)階面傾角 ca — 層理面傾角 tca — 臺(tái)階面與層理面傾角 t? — 臺(tái)階面傾向方位角 c? — 層理面傾向方位角 o? — 臺(tái)階面與層理面最初傾向方位角，分別為： 542??? 。 c o s( ) 39。cos tt NBR?? 2 2 2c o s c o s c o s s i n s i n ( )t tc o tc t cN A B a?? ? ? ? ? ? ? 39。 c o s c o s s i n s i n ( )t tc o tc t cN B R N A B a?? ? ? ? ? ? 39。 c o s c o s s i n c o s ( )tc o tc t cA B R N A B a?? ? ? ? ? ? 2 2 239。39。39。COB? 即 : 39。39。39。39。 42???? 2NtOB tc?? ? ??。342??? 。在這轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中層理面的傾向始終與構(gòu)造力的最大主應(yīng)力方向相平行。如前所述，節(jié)理面的最初走向與構(gòu)造力的最大主應(yīng)力方向成 24 ??? 交角。并根據(jù)節(jié)理面的成因，按式 (1一 1)計(jì)算臺(tái)階面的傾角 at。不過(guò)臺(tái)階面的走向就是節(jié)理面的走向，可以通過(guò)節(jié)理面的走向確定臺(tái)階面的傾向。當(dāng)我們掌握了這五個(gè)滑落面的產(chǎn)狀 (傾向和傾角 )以及其穩(wěn)定條件后， 便可根據(jù)臨空面的情況求得滑落體的形狀和大小，從而采取有效的維護(hù)措施?；鋷r體的基本 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 形狀就像斜方形的金字塔 [見(jiàn)圖 3一 1(b)]。它在層理面方向是貫通的，而在節(jié)理面方向則互相錯(cuò)開(kāi)。從結(jié)構(gòu)學(xué)的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，可以把沉積巖看作為平行六面體的砌體。沉積巖被一組層理面和兩組節(jié)理面切割成很多斜方形的平行六面體。最初節(jié) 理面也是貫通全巖層的。 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 圖 11層狀巖體的結(jié)構(gòu) 節(jié)理面的最初走向與構(gòu)造力的最大主應(yīng)力方向成 24 ??? 交角 [見(jiàn)圖 1一 1(c)1]。層理面是巖層沉積過(guò)程中不同物質(zhì)的界面，最初呈近水平狀態(tài)，在地質(zhì)構(gòu)造力 作用下，巖層將產(chǎn)生褶曲或傾斜，同時(shí)巖層將沿層理面剪切滑移，使層理面成為貫 向相平行 。由于塊狀介 質(zhì)結(jié)構(gòu)巖體的變形和破壞主要受制于巖體中的結(jié)構(gòu)面，故模型建立的基本方法和步驟是首先利用赤平投影或矢量分析方法找出所有的無(wú)限裂隙塊體，然后利用塊體理論的有限性定理和可動(dòng)性定理，從無(wú)限裂隙塊體與開(kāi)挖出露的臨空面的組合關(guān)系中確定所有的可動(dòng)塊體，最后對(duì)可動(dòng)塊體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)分析，判斷關(guān)鍵塊體，再將關(guān)鍵塊體的判斷與穩(wěn)定可靠性概念結(jié)合起來(lái)，建立穩(wěn)定可靠性分析模型。分析 破壞原巖應(yīng)力場(chǎng)后，離散圍巖 向開(kāi)挖空間移動(dòng)的可能性和穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上建立了離散性 破碎 巖體力學(xué)結(jié)構(gòu)模型并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析，提出了適合這類(lèi)圍巖的控制方法。 On the basis of theoretical analysis, numerical simulation of the bolt supporting scheme of different simulated parison, ultimately determines a reasonable roadway plan and applied engineering, technical and economic effect is remarkable. This paper not only discusses developed a set suitable discreteness broken wall rock control technical solutions and solve the design parameters of object of study on engineering problems, but also in discreteness broken wall rock control technology research on basic theory and method, and some progress in established preliminarily discreteness crushing the stability of surrounding rock and its control research basic frame and technology method system of our country, the surrounding rock control technology continuous improvement and 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VIII perfection has certain stimulative effect. Keywords: massive discrete, the surrounding rock control, bolting, numerical simulation 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 圍巖巷道 支護(hù)理論 在巖體中建造巖石工程 后，巖體原有環(huán)境的力場(chǎng)必然發(fā)生改變，應(yīng)力應(yīng)變不連續(xù)，從而使其周?chē)膸r體沿弱面滑移或脫離，導(dǎo)致巖石的破裂、失穩(wěn)現(xiàn)象。 本文不僅探討研究出一套適離散性破碎圍巖控制的技術(shù)方案和設(shè)計(jì)參數(shù) ， 解決了研究對(duì)象的工程實(shí)際問(wèn)題，還在離散性破碎圍巖控制技術(shù) 研究的基礎(chǔ)理論和方法方面取得一些進(jìn)展，并初步建立了離散 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）