Геомеханическое обоснование упрочняющего эффекта анкерной крепи на основе решений пространственных задач теории упругости

• Автор: Анисимов, Иван Юрьевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил

Содержание
Введение

1 Состояние вопроса по расчету анкерной крепи.

1.1 Анализ работ по расчету параметров анкерной крепи

1.2 Определение параметров анкерной крепи

1.3 Методы исследования напряженного состояния пород выработок, закрепленных анкерами
2 Геомеханическое обоснование упрочняющего эффекта анкерной крепи, на основе решений пространственных задач теории
упругости.
2.1 Расчет поля напряжений в приконтурной зоне выработки, закрепленной замковыми анкерами
2.2 Критерии прочности закрепленного анкерами породного массива, учитывающие объемное напряженное состояние
2.3 Расчет поля напряжений в приконтурной зоне выработки, закрепленной анкерами со сплошным закреплением в породе.
3 Определение напряженно - деформированного состояния по-
родного массива, закрепленного анкерами, методом конечных элементов.
3.1 Постановка задачи

4 Практическое применение результатов исследования.
4.1 Сопоставление методики определения напряжений и коэффициента упрочнения с результатами эксперимента
4.2 Определение рациональных параметров анкерной крепи
4.2.1 Расчет эффективных параметров анкерной крепи замкового типа
4.2.2 Расчет эффективных параметров анкерной крепи состоящей из штанг разной длины
Заключение

Введение
Актуальность темы исследования. Анкерная крепь в настоящее время является одним из наиболее эффективных способов поддержания горных выработок. Особенность анкерной крепи состоит в том, что она позволяет максимально эффективно использовать несущую способность вмещающих пород, что значительно снижает материалоемкость и стоимость крепи. В настоящее время анкерная крепь широко применяется при строительстве подземных сооружений.
Проектированию и расчету анкерной крепи посвящены работы ученых В.В Васильева, В.М. Волжского, Р.Ю. Завьялова, Н.С. Конокотова, Г.И. Кравченко, Н.И. Мельникова, В.М. Рогинского, М.А. Розенбаума, В.Н Се-мевского, О.В. Тимофеева, В.Л. Трушко, А.П. Широкова и многих других.
Основные методики определения параметров крепи являются результатами экспериментальных исследований и аналитических расчетов с помощью плоских геомеханических моделей. Эти модели не совсем адекватны реальным физическим процессам в массиве. Во первых, они не позволяют получить достоверную картину напряженного состояния в пространстве между анкерами, во вторых, учитывают только две компоненты напряжений, что в свою очередь вносит дополнительную неточность.
Для преодоления этих недостатков необходимо разработать методику расчета параметров анкерной крепи на основе пространственной геомеха-

Это свидетельствует о высокой эффективности штанговой крепи как средства упрочнения массива и в запредельной области деформирования;
о коэффициент структурного ослабления для материала модели в данной серии опытов составил Кс = = 110/420 = 0.262. Однако даже
при столь существенном ослаблении массива величина остаточной прочности упрочненных моделей может достигать значений (0
0.55)К, где И - прочность образца породы.
В заключение можно отметить следующее. При упрочнении штангами моделей раздельно-блочной структуры, характеризуемых коэффициентом струк турного ослабления Кс= 0.262, установлено закономерное возрастание предельного сопротивления и остаточной прочности с увеличением плотности расстановки штанг с 0.7 до 2.8 шт/м2 и их несущей способности от 50 до 150 кН. Получены максимальные значения коэффициентов упрочнения Ку = 2.54 и остаточной прочности Ко = 1.8, что существенно больше, чем при моделях монолитной структуры (Ку = 1.98 и К0 = 0.75 соответственно) при прочности материала 7?сж= 420 кПа. В моделях раздельно - блочной структуры, упрочненных штангами, предельные напряжения достигаются при относительной предельной деформации, в 3-5 раз больше, чем при неупрочненных моделях такой же структуры.
На основании анализа методов исследования упрочняющего эффекта анкерной крепи и определения ее рациональных параметров можно сделать следующие выводы:
Методы расчета анкерной крепи базируются на трех основных моделях работы анкеров: схеме подвешивания, схеме образования грузонесу-