地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法

本发明涉及地下工程支护领域，具体涉及一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法。

背景技术：

1、随着我国地下工程的快速发展，高应力环境、复杂地质条件等不利因素逐渐增加，矿山、隧道等地下工程面临的挑战逐渐加剧，为安全施工带来了巨大隐患。支护梁是地下工程中常用的支护手段，其配合锚杆（索）就能够实现1+1大于2的支护效果。但在目前复杂的施工环境中，支护梁的设计仍存在以下几点问题：

2、（1）支护梁选择与设计时考虑因素具有局限性，主要以围岩岩体力学性质作为选择依据。（2）支护梁主要提供支护反力，以提供传统的抗力形式存在，无法实现让压功能。（3）目前支护梁的设计无系统的设计理论，极易导致支护强度过剩或支护强度不够的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，解决了支护梁设计时考虑因素局限的问题、无法实现让压功能的问题以及支护梁设计时所导致的支护强度设计不准确的问题。

2、1.一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、以工程现场的岩体力学参数测试结果、破碎区探测结果、微震数据监测结果以及地应力测试结果为依据，建立地质模型；

4、获取与所述工程现场具有相似地质条件的相似工程现场的工程围岩变形数据以及支护构件的受力数据；

5、依据所述相似工程现场的工程围岩变形数据以及支护构件受力数据对所述工程现场的支护梁进行承载性能设计与让压性能设计；

6、开展支护梁性能验证试验，所述支护梁性能验证试验包括力学性能室内试验和控制效果数值模拟试验；

7、确定通过所述支护梁性能验证试验的支护梁类型并在所述工程现场应用，应用过程中进行现场监测与优化反馈。

8、2.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

9、所述岩体力学参数测试结果是采用原位钻探设备获取的原位测试结果与现场取芯加工后进行室内试验结果的互相修正值的最小值；

10、3.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

11、所述工程围岩变形数据包括巷道顶板沉降量、顶板离层量。

12、4.根据权利要求3所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

13、所述支护构件包括钢带、钢梁、锚杆及锚索，所述支护构件的受力数据为所述工程现场的许可变形和许可离层的对应值。

14、5.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

15、所述承载性能设计包括承载强度设计和承载刚度设计；

16、所述强度设计和所述刚度设计均将支护梁受力模型简化为均布荷载下简支梁受力模型。

17、6.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

18、所述让压性能设计包括让压结构设计和让压刚度设计；

19、当所述微震数据监测结果显示所述工程现场发生微震数量的能量级大于或等于105j时，所述让压结构设计采用双泡让压环；当所述微震数据监测结果显示所述工程现场发生微震数量的能量级小于105j时，所述让压结构设计采用单泡让压环；

20、对于所述双泡让压环或单泡让压环，其安装长度应满足：

21、

22、其中， l1是所述双泡让压环或单泡让压环的轴向长度， l2是所述双泡让压环或单泡让压环的让压泡距离累加值。

23、7.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

24、所述力学性能室内试验包括支护梁的纯弯力学性能试验和让压环的让压性能试验。

25、8.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

26、所述控制效果数值模拟试验包括原始地应力数值试验和超载地应力数值试验；

27、在进行所述原始地应力数值试验时，将设计完成的支护梁在软件中建立数值模型，并根据所述工程现场的施工步骤和具体的支护时机装配至所述地质模型中，以获取在原始地应力条件下的巷道围岩变形、围岩塑性区、围岩能量分布以及围岩能量分布变化规律；

28、在进行所述超载地应力数值试验时，超载等级逐级增加直至支护梁丧失支护效果。

29、9.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

30、所述现场监测包括试验段应用监测以及整体应用监测；

31、在所述工程现场应用支护梁时，选取其中一段作为试验段，随后对所述试验段进行试验段应用监测，待所述试验段应用监测效果达到预期后，再进行所述整体应用监测；

32、在进行所述整体应用监测时，设置多个监测段并进行监测数据的实时传输。

33、本申请的有益效果是：

34、（1）本发明通过现场调研、现场试验、数值模拟、室内试验、理论计算、等多种手段进行地下工程支护梁承载-让压耦合设计，通过现场监测数据的反馈进行设计方法的优化。

35、（2）本发明能够通过实现支护梁提供支护反力的同时实现让压控制效果，更有利于使围岩形成主动承载结构，保证地下工程围岩的稳定性。

36、（3）通过系统的设计方法，保证支护梁强度及刚度设计的合理性，防止出现支护梁支护强度过剩或支护强度不足的情况出现，实现最高的支护性价比。

技术特征：

1.一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的一种地下工程支护梁承载-让压耦合设计方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及地下工程支护领域，具体涉及一种地下工程支护梁承载‑让压耦合设计方法，本方法基于现场勘测结果建立数值模型，根据相似工程现场获取围岩变形数据和支护构件的受力数据，并依据所获取的上述数据进行承载性能设计和让压性能设计；最终通过开展支护梁性能验证试验确定支护梁类型并在工程现场应用、监测及反馈。本发明解决了支护梁设计时考虑因素局限的问题、无法实现让压功能的问题以及支护梁设计时所导致的支护强度设计不准确的问题，本发明优化了设计方法，提高了支护强度设计精确度，提高了工程围岩的稳定性。技术研发人员：黄玉奇,李秀领,宋帅,张天轩,翟春旭,范思琪,王欣悦受保护的技术使用者：山东建筑大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29