岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (11): 3651-3662.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0175

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于预应力锚和自应力注的深部裂隙 岩体锚注加固机制研究

张进鹏1, 2，刘立民2，刘传孝1，孙东玲3，邵军3，李扬2   

  1. 1. 山东农业大学 水利土木工程学院，山东 泰安 271018；2. 山东科技大学 能源与矿业工程学院，山东 青岛 266590； 3. 中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037
  • 收稿日期:2020-01-09 修回日期:2020-04-13 出版日期:2020-11-11 发布日期:2020-12-25
  • 通讯作者: 刘立民，男，1962年生，博士，教授，主要从事地下工程围岩控制与地表沉陷规律研究。E-mail：llmsdust@163.com E-mail:zjpsdust@126.com
  • 作者简介:张进鹏，男，1992年生，博士，副教授，主要从事岩体力学与注浆加固研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（No. 51974358）；山东省重点研发基金项目（No. 2018GSF116006）。

Research on mechanism of bolt-grouting reinforcement for deep fractured rock mass based on prestressed anchor and self-stress grouting

ZHANG Jin-peng1, 2, LIU Li-min2, LIU Chuan-xiao1, SUN Dong-ling3, SHAO Jun3, LI Yang2   

  1. 1. College of Water Conservancy and Civil Engineering, Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018, China; 2. College of Energy and Mining Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China; 3. China Coal Technology Engineering Group Chongqing Research Institute, Chongqing 400037, China
  • Received:2020-01-09 Revised:2020-04-13 Online:2020-11-11 Published:2020-12-25
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51604164) and Shandong Province Key R&D Plan (2018GSF116006).

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摘要： 针对深部裂隙岩体水泥基注浆加固后由于材料自收缩造成浆岩界面松弛及充填空隙的问题，提出了基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固方法。建立了单裂隙岩体的自应力浆液加固模型和新型预应力锚注加固模型，通过物理试验研究普通锚注和新型预应力锚注加固裂隙砂岩试样的力学特征，通过工程应用验证了新型预应力锚注加固的有效性。结果表明：在一定范围内浆液膨胀约束应力越大，对裂隙岩体的加固作用越强，浆液膨胀约束应力和锚杆轴向应力对裂隙岩体最大主应力的提高呈叠加关系；新型预应力锚注加固砂岩的峰值强度比普通锚注加固砂岩提高了10%以上，其峰值应变略低于普通锚注加固砂岩，新型预应力锚注砂岩的弹性变形阶段缩短，加固效果增强；锚网索支护、U36型钢支架支护、普通锚注支护均未能有效控制的变电所巷道围岩采用新型预应力锚注加固后，巷道表面围岩最大位移为83 mm，控制效果较好。

关键词: 裂隙岩体, 预应力锚, 自应力浆液, 锚注加固, 围岩控制

Abstract: To solve the problem of grout-rock interface relaxation due to self-shrinkage of cement-based material grouting in deep fractured rock masses, a bolt-grouting reinforcement method for deep fractured rock masses based on prestressed anchor and self-stress grouting was proposed. A self-stressed grouting reinforcement model and a new prestressed bolt-grouting reinforcement model for a single fractured rock mass were established. The mechanical characteristics of fractured sandstone specimens with ordinary and new bolt-grouting reinforcement were studied in physical experiments. The effectiveness of the new prestressed bolt-grouting reinforced rock mass was verified in engineering applications. Results showed that within a certain range, the greater the expansion restraint stress of the slurry stone is, the stronger the reinforcement effect on the fractured rock mass is. The expansion restraint stress of the slurry stone and the axial stress of bolt both contributed to the increase of the maximum principal stress of the fractured rock mass. The peak strength of the new prestressed bolt-grouting reinforced sandstone was 10% higher than that of the ordinary bolt-grouting reinforced sandstone. Its peak strain was slightly lower than that of the ordinary bolt-grouting reinforced sandstone. Moreover, the elastic deformation stage of the new prestressed anchor-grouting reinforced sandstone was shortened, and its reinforcement effect was enhanced. The surrounding rock of the substation roadway, which could not be well controlled by anchor-net support, U36 steel support or ordinary bolt-grouting reinforcement, was effectively controlled by new prestressed bolt-grouting reinforcement, and the maximum displacement of the surrounding rock on the roadway surface was 83 mm.

Key words: fractured rock mass, prestressed anchor, self-stressed slurry, bolt-grouting reinforcement, surrounding rock control

中图分类号: 

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[1] 安彩龙, 梁 烨, 王亮清, 邓 姗, 孙自豪, 范斌强, 郑罗斌. 岩质边坡楔形体锚索加固方向角三维优化设计[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2765-2772.
[2] 潘锐, 程桦, 王雷, 王凤云, 蔡毅, 曹广勇, 张朋, 张皓杰, . 巷道浅层破碎围岩锚注加固承载特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1887-1898.
[3] 徐毅青, 邓绍玉, 葛琦. 锚索预应力初期与长期损失的预测模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1663-1669.
[4] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[5] 贾志波, 陶连金, 史明. 地震作用下预应力锚索边坡的稳定性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3604-3612.
[6] 杨庆光, 柳雄, 刘杰, 何杰, 梁凌川, 陈斌. 自由段先注浆对预应力锚索抗拔试验结果影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3317-3325.
[7] 肖瑶, 邓华锋, 李建林, 支永艳, 熊雨. 长期浸泡作用下灌浆加固裂隙岩体劣化效应[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 143-151.
[8] 支永艳, 邓华锋, 肖瑶, 段玲玲, 蔡佳, 李建林. 微生物灌浆加固裂隙岩体的渗流特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 237-244.
[9] 郭院成, 李明宇, 张艳伟, . 预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 253-258.
[10] 余 瑜, 刘新荣, 刘永权, . 基坑锚索预应力损失规律现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1932-1939.
[11] 李 宁, 杨 敏, 李国锋. 再论岩土工程有限元方法的应用问题[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1140-1148.
[12] 李 崴, 王者超, 毕丽平, 刘 杰, . 辐射流条件下裂隙岩体渗透性表征单元体尺寸 与等效渗透系数[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 720-727.
[13] 王小伟, 朱杰兵, 李聪, . pH和O2协同作用下预应力锚杆 腐蚀损伤行为试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4306-4312.
[14] 刘艳章, 郭赟林, 黄诗冰, 蔡原田, 李凯兵, 王刘宝, 李 伟, . 冻融作用下裂隙类砂岩断裂特征与强度损失研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 62-71.
[15] 李东奇，李宗利，吕从聪. 考虑裂隙附加水压的岩体断裂强度分析[J]. , 2018, 39(9): 3174-3180.
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[1] 张力霆，齐清兰，魏静，霍倩，周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[2] 郭军辉，程卫国，张 滨. 土工格栅低温下蠕变特性试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3009 -3012 .
[3] 刘振平，贺怀建，李 强，朱发华. 基于Python的三维建模可视化系统的研究[J]. , 2009, 30(10): 3037 -3042 .
[4] 刘 晓，唐辉明，刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[5] 亓 乐，施建勇，曹 权. 刚性桩复合地基垫层合理厚度确定方法[J]. , 2009, 30(11): 3423 -3428 .
[6] 石 露，李小春，任 伟，方志明. 蚁群算法与遗传算法融合及其在边坡临界滑动面搜索中的应用[J]. , 2009, 30(11): 3486 -3492 .
[7] 赵明华，张 玲，曹文贵，马缤辉. 基于弹性地基梁理论的土工格室加筋体变形分析[J]. , 2009, 30(12): 3695 -3699 .
[8] 顾强康，李 宁，黄文广. 机场高填土地基工后不均匀沉降指标研究[J]. , 2009, 30(12): 3865 -3870 .
[9] 刘豆豆，陈卫忠，杨建平，谭贤君，周喜德. 脆性岩石卸围压强度特性试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2588 -2594 .
[10] 王正中，牟声远，刘 军. 计算边坡安全系数的坡向离心法[J]. , 2009, 30(9): 2651 -2654 .
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