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专利号: 2020105631231
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于大变形锚杆巷道支护设计的相似模拟试验方法,其特征在于,步骤包括:A.锚杆冲击试验测定恒阻大变形锚杆的受力‑变形曲线,分别确定恒阻大变形锚杆在弹性变形阶段吸能A1、恒阻大变形阶段吸能A2和极限承载阶段的锚杆吸能A3,计算恒阻大变形锚杆的总承载吸能A;

B.相似材料模拟试验中,模拟巷道开挖并加载至围岩破坏,记录加载至围岩破坏的能量Q,并估算模拟中巷道围岩破坏所需能量B;

C.根据锚杆吸能和巷道围岩破坏所需能量的关系确定锚杆数量n,其中D.相似材料模拟试验中,模拟n根锚杆支护的巷道,并进行模拟支护巷道的承压吸能测试,根据n根支护锚杆的总吸能A′估算模拟支护巷道的围岩吸能B′;

E.相似材料模拟试验中调整锚杆数量n′,并调整加载能量Q′,其中

F.通过相似材料模拟试验测试优化后的巷道支护,确定支护巷道的锚杆数量。

2.根据权利要求1所述的一种用于大变形锚杆巷道支护设计的相似模拟试验方法,其特征在于,所述锚杆冲击试验使用大变形锚杆动载冲击系统,测定单根恒阻大变形锚杆吸能的能力。

3.根据权利要求2所述的一种用于大变形锚杆巷道支护设计的相似模拟试验方法,其特征在于,所述恒阻大变形锚杆在弹性变形阶段吸能A1,弹性阶段锚杆受力为F1,弹性阶段锚杆变形为x1,其中A1=∫∫dF1·dx1;

恒阻大变形阶段吸能A2,恒阻大变形阶段锚杆的变形为滑移变形,锚杆在滑移过程中保持恒阻特性,恒阻大变形锚杆产生滑移的阻力为F2,锚杆破坏时的位移量为x2,其中A2=∫∫dF2·dx2;

极限承载阶段的锚杆吸能A3,极限承载阶段在恒阻大变形锚杆材料变形和结构变形之后,锚杆的变形能已经得到充分释放,恒阻大变形锚杆极限承载的阻力为F3,锚杆极限承载的位移量为x3,其中A3=∫∫dF3·dx3

所述恒阻大变形锚杆的总承载吸能A=A1+A2+A3=∫∫dF·dx。

4.根据权利要求1所述的一种用于大变形锚杆巷道支护设计的相似模拟试验方法,其特征在于,所述相似材料模拟试验利用深部巷道试验系统进行,估算模拟中巷道围岩破坏所需能量时B≈Q,加载装置摩擦损耗的能量忽略不计。

5.根据权利要求1所述的一种用于大变形锚杆巷道支护设计的相似模拟试验方法,其特征在于,所述步骤F中相似材料模拟试验模拟实际巷道支护,调整支护参数直至模拟支护巷道的围岩吸能为B时支护巷道发生破坏。

6.根据权利要求5所述的一种用于大变形锚杆巷道支护设计的相似模拟试验方法,其特征在于,所述加载至围岩破坏的能量Q通过加载力和加载位移计算确定。

7.根据权利要求5或6所述的一种用于大变形锚杆巷道支护设计的相似模拟试验方法,其特征在于,所述相似材料模拟试验加载结束后确定载荷‑位移曲线。