第6期 周桥等：破碎带工程围岩超前锚杆加固拱结构 ·701° 岩)，分别选取7~9个点进行现场监测，经过的超 掌子面端头或工作面)开挖时防止超挖或欠挖有 前锚杆加固拱位移变化理论分析与现场监测对比如 重要的意义 图5和图6 斜坡道断面 参考文献 3.8 开挖轮廓 【刂Yu J Lu ZX ZhangY K etal Stucure ad mechanism of 拱 rock bolts installed around perphery of xedway for orepo ling J y 24 Chna Coal Sos 198(2):64 理论计算变形曲线 (余静，刘之详张玉奎，等.超前围壁锚杆结构与作用机理.煤 O实际监测数据 炭学报，1986(2)：64) Jang CX Lu ZX Experm entl research on rock bolts nstlled 0.2 00.2 a round perhery of roadway for prepo ling//Advance n Geome 4.2 斜坡道的宽度m chanics Beijing China Pospect Publishing House 1990 164 图5X89断面加固拱拱部位移理论计算与实测值图 (姜春旭，刘之详.超前围壁锚杆支护结构的模拟试验研究∥ Fg 5 Digran of heoreticalanapysis and ac mualmeasurement in he 岩土力学进展.北京：中国展望出版社.1990164) reinforced arch Sect ion X8o) [3 Tao LG Ho G Y Expermenal research on the pre.renfrce mentmechanism of fore poling bolt and its arching mechanical male]JChina UniMn Techrol 1995(3):35 斜坡道断面 (陶龙光，侯公羽.超前锚杆预支护机理的模拟试验与成拱力 3.8 、开挖轮廓 学模型研究.中国矿业大学学报，1995(3：35) [4 Tao LG Hou G Y Experm ental reseaich on the pre.reinfrce 2.4 mentmechanim of forepoling bolt Coal Sci Technol 1995.23 理论计算变形曲线 (5):14 O实际监测数据 (陶龙光，侯公羽。超前锚杆预支护模拟试验。煤炭科学技术， 199523(5):14) 0.2 I5 XuB Y LiuX S APplied ElasticPsticMechanics Beijng Tsng 00.2 4.2 斜坡道的宽度m hua Universit Press 1995 488 图6X121断面加固拱拱部位移理论计算与实测值图 (徐秉业，刘信声.应用弹塑性力学.北京：清华大学出版社， Fg 6 D igran of heoreticalanapysis and actualmeasurement in he 1995488) reinforced arch Section X121) 6 Xu ZI,EsticitMechanics Beijing Higher Education Press 1990258 由以上可以看出，利用式(27)理论计算出的曲 (徐芝伦.弹性力学.北京：高等教有出版社，1990258) 线图与实际通过全站仪与钻孔式多点位移（伸长） Zhang J Ellingvood B Orthogonal series expansins of rndam 计测试出来的拱部径向位移变化相似即锚固拱位 fiels n relability aalysis JEngMecb 1994 120(12):2660 移以跳跃屈曲变化. I8 YiZ P Zhao YY Zhu K Z et al The effects of geometrical m perfections on dynam ic stability of ach strucmues J Earthqake 掌握这种规律后，如在该斜坡道208~B35 EngEng Vib 2009 29(2):29 段破碎带(V类围岩)用超前锚杆加固开挖。通过全 (易壮鹂.赵跃宇，朱克兆等.几何缺陷对拱结构动力稳定性 站仪与钻孔式多点位移（伸长）计对拱部位移监测 的影响.地震工程与工程振动，200929(2)：29 和理论计算，得出拱部的位移结果（下沉量为20~ [9]PiY I.TrahairN S Non linear buck ling and postbuckling of 150mm,这样在工作面开挖时就防止了超挖或 elastic arches Eng Struct 1998 20(7):571 【10 PiY↓BmdprdMA Uy B InPkne smbilit of arhes nt J 欠挖. Solids Struct 2002 39(1):105 5结论 [11 Ovesy H R Fazilti J Stabilit ana psis of composite kmina ted Plte and cylindrical she ll structures usng semianaly tical finite 利用屈曲理论、薄膜理论、广义变分原理和虚功 strpmetled Compos Struct 2009 89 467 原理推导假定为径向均布荷载的固支破碎带超前锚 [12 Leca E New B Settkments induced by tnneling n soft ground Tunnelling Undegound Space Techno]2007 2 119 杆加固所形成的锚固拱，获得了将破碎带岩体结构 [13 Damag AA Ground stabilization for unnel constuctin n 看成几何缺陷的拱的计算公式，分析了锚固拱的位 m ixed-face conditions Tumelling Underground Space Technol 移变化，并在实际工程中得到应用.这对隧洞工程 199914319第 6期 周 桥等:破碎带工程围岩超前锚杆加固拱结构 岩 ), 分别选取 7 ～ 9个点进行现场监测, 经过的超 前锚杆加固拱位移变化理论分析与现场监测对比如 图 5和图 6. 图 5 X89断面加固拱拱部位移理论计算与实测值图 Fig.5 Diagramoftheoreticalanalysisandactualmeasurementinthe reinforcedarch( SectionX89 ) 图 6 X121断面加固拱拱部位移理论计算与实测值图 Fig.6 Diagramoftheoreticalanalysisandactualmeasurementinthe reinforcedarch( SectionX121 ) 由以上可以看出, 利用式 ( 27)理论计算出的曲 线图与实际通过全站仪与钻孔式多点位移 (伸长 ) 计测试出来的拱部径向位移变化相似, 即锚固拱位 移以跳跃屈曲变化. 掌握这种规律后, 如在该斜坡道 B208 ～ B335 段破碎带 ( Ⅴ类围岩 )用超前锚杆加固开挖, 通过全 站仪与钻孔式多点位移 (伸长 )计对拱部位移监测 和理论计算, 得出拱部的位移结果 (下沉量为 20 ～ 150mm), 这样在工作面开挖时就防止了超挖或 欠挖. 5 结论 利用屈曲理论、薄膜理论、广义变分原理和虚功 原理推导假定为径向均布荷载的固支破碎带超前锚 杆加固所形成的锚固拱, 获得了将破碎带岩体结构 看成几何缺陷的拱的计算公式, 分析了锚固拱的位 移变化, 并在实际工程中得到应用.这对隧洞工程 掌子面 (端头或工作面 )开挖时防止超挖或欠挖有 重要的意义. 参 考 文 献 [ 1] YuJ, LiuZX, ZhangYK, etal.Structureandmechanismof rockboltsinstalledaroundperipheryofroadwayforforepoling.J ChinaCoalSoc, 1986 ( 2) :64 (余静, 刘之详, 张玉奎, 等.超前围壁锚杆结构与作用机理.煤 炭学报, 1986( 2) :64 ) [ 2] JiangCX, LiuZX.Experimentalresearchonrockboltsinstalled aroundperipheryofroadwayforforepoling∥AdvanceinGeome￾chanics.Beijing:ChinaProspectPublishingHouse, 1990:164 (姜春旭, 刘之详.超前围壁锚杆支护结构的模拟试验研究∥ 岩土力学进展.北京:中国展望出版社, 1990:164 ) [ 3] TaoLG, HouGY.Experimentalresearchonthepre-reinforce￾mentmechanismofforepolingboltanditsarchingmechanical model.JChinaUnivMinTechnol, 1995( 3 ) :35 (陶龙光, 侯公羽.超前锚杆预支护机理的模拟试验与成拱力 学模型研究.中国矿业大学学报, 1995 ( 3) :35 ) [ 4] TaoLG, HouGY.Experimentalresearchonthepre-reinforce￾mentmechanismofforepolingbolt.CoalSciTechnol, 1995, 23 ( 5) :14 (陶龙光, 侯公羽.超前锚杆预支护模拟试验.煤炭科学技术, 1995, 23 ( 5) :14 ) [ 5] XuBY, LiuXS.AppliedElastic-plasticMechanics.Beijing:Tsing￾huaUniversityPress, 1995:488 (徐秉业, 刘信声.应用弹塑性力学.北京:清华大学出版社, 1995:488 ) [ 6] XuZL.ElasticityMechanics.Beijing:HigherEducationPress, 1990:258 (徐芝伦.弹性力学.北京:高等教育出版社, 1990:258) [ 7] ZhangJ, EllingwoodB.Orthogonalseriesexpansionsofrandom fieldsinreliabilityanalysis.JEngMech, 1994, 120( 12) :2660 [ 8] YiZP, ZhaoYY, ZhuKZ, etal.Theeffectsofgeometricalim￾perfectionsondynamicstabilityofarchstructures.JEarthquake EngEngVib, 2009, 29( 2) :29 (易壮鹏, 赵跃宇, 朱克兆, 等.几何缺陷对拱结构动力稳定性 的影响.地震工程与工程振动, 2009, 29 ( 2) :29 [ 9] PiYL, TrahairNS.Non-linearbucklingandpostbucklingof elasticarches.EngStruct, 1998, 20( 7) :571 [ 10] PiYL, BradfordMA, UyB.In-planestabilityofarches.IntJ SolidsStruct, 2002, 39( 1 ):105 [ 11] OvesyHR, FazilatiJ.Stabilityanalysisofcompositelaminated plateandcylindricalshellstructuresusingsemi-analyticalfinite stripmethod.ComposStruct, 2009, 89:467 [ 12] LecaE, New B.Settlementsinducedbytunnelingin soft ground.TunnellingUndergroundSpaceTechnol, 2007, 22:119 [ 13] DarragA A.Groundstabilizationfortunnelconstructionin mixed-faceconditions.TunnellingUndergroundSpaceTechnol, 1999, 14:319 · 701·