岩石力学与剪胀锚固理论讲座.ppt

α=5°～20°时，装配普通直面锚具的锚索断裂情况 弧形锚具与球形锚具 装配球形锚具的锚索断裂情况 KM18直面锚具不垂直度与锚索破断力试验数据（Φ17.8锚索） 外露段与受拉段间夹角(°) 破断力 （kN） 平均值 （kN） 效率系数 （η） 0 356 359.7 0.98 363 360 10 326 329.7 0.90 328 335 20 288 289.7 0.79 289 292 KM18球形锚具不垂直度与锚索破断力试验数据（Φ17.8锚索） 外露段与受拉段间夹角(°) 破断力 （kN） 平均值 （kN） 效率系数 （η） 0 366 365.0 1.000 364 365 12 364 364.0 0.997 363 365 20 366 365.3 1.000 365 365 KM22直面锚具不垂直度与锚索破断力试验数据（Φ21.6锚索） 外露段与受拉段间夹角(°) 破断力 （kN） 平均值 （kN） 效率系数 （η） 0 560 558.0 0.99 556 558 10 505 501.0 0.89 500 498 20 425 424.0 0.75 427 420 KM22球形锚具不垂直度与锚索破断力试验数据（Φ21.6锚索） 外露段与受拉段间夹角(°) 破断力 （kN） 平均值 （kN） 效率系数 （η） 0 566 565.3 1.000 565 565 12 565 564.3 0.999 563 565 20 565 565.0 1.000 562 568 * N.Barton准则（1973） 式中：τ—最大剪应力； σ—正应力； JRC—岩层结构面粗糙度系数； JCS—岩层结构面表面抗压强度； Φb—基础摩擦角。 注：当JRC=0时，转化为平滑节理的Coulomb准则。 ——R.E.Goodman 曲线 剪胀锚固理论的动态平衡力学机制 (初始预紧力) (初始闭合量) (剪胀) (初始闭合量) [ 预紧力（给定变形）——剪胀（岩层错动）——抗剪强度提高 ] 虚线——给定变形特性曲线 实线——给定载荷特性曲线 锚索预紧力—变形量实测曲线图 YCD18—200；油压：40mPa；承压面积：37.68 cm2 岩层剪胀锚固原理： 1.岩石结构面抗剪强度的试验结果说明：锚固岩层的抗剪强度，随剪切位移的增加而变化。 2.预应力、锚固应力是维系锚固岩层抗剪强度的外在条件，岩层结构面物理力学性质是其内在条件；N.Barton准则可作为锚固岩层的稳定性判据。 3.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加； 4.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低； 5.预紧力的增加会提高锚固岩层的峰值强度和残余强度； 6.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。 回采巷道围岩的力学特征 物性（3强度） ：底板岩层强度； 煤柱（层）强度； 顶板岩层强度。 结构（3结构） ：底板—基础； 煤帮—墙体； 顶板—组合板。 荷载（3荷载） ：煤柱荷载—覆岩荷重； 顶板荷载—有限荷重； 底板荷载—半无限体荷重。 乾陵地宫墓道封石锚固结构 石灰岩条石：1.0 × 0.4 × 0.7，约500kg； 铸铁栓板： 10.kg； 铸铁锚杆：Φ70mm; 锚固剂：熔铅厚度5~8mm 一千三百多年前 1966年至1971年发掘显示： 乾陵地宫墓道在梁山主峰东南半山腰部,由堑壕和石洞两部分组成。 堑壕深17m,全部用长1.25m,宽0.4至0.6m的石条填塞。墓道呈斜坡形,全长63.1m,南宽北窄,平均宽3.9m,石条由南往北顺坡层叠扣砌,共39层,平面裸露410块,39层约用石条8000块。石条之间用燕尾形细腰铁栓板拉固,上下之间凿洞用铁棍贯穿,以熔化锡铁汁灌注,与石条熔为一体。 矩形巷道顶板岩层剪切滑移与弯曲下沉 巷道顶板岩层的