锚杆长度(Bolt length)的经验确定方法

1 引言

锚杆长度的确定取决于许多因素，其中最重要的是锚固机理，例如锚杆仅作为表皮控制时，锚杆长度900mm已经足够；在悬吊模式下，锚杆应在结实的顶板中至少插入300mm；对于楔形效应，锚杆长度应该至少是锚杆间距的两倍(《岩石锚杆锚固节理化岩体产生的楔形效应》)。对于悬吊模式下使用的树脂锚杆，孔中的树脂部分越长，锚固越强。因此，锚杆的长度必须大于锚固区的厚度，并在该区上方有足够的锚固长度，以提供足够强的锚固物来悬挂顶板。所需的锚固强度取决于锚杆间距和锚固层的厚度。对于梁模式，锚杆长度必须大于梁的厚度，而梁的厚度是巷道宽度和应力水平等的函数(岩石锚固的机理(Physical Mechanisms of Rock Bolting))。、

除了RMR和Q系统建议的锚杆长度值外，其它的研究者也研究了各种条件下应安装的锚杆的最佳长度。这些建议可以在初步设计时考虑使用。

2 锚杆长度的经验确定方法

在巷道支护设计时，首先需要考虑锚杆长度。一些研究者建议了锚杆长度的经验确定方法。在下面的表达式中，B是巷道宽度(m)，L是锚杆长度(m)。

(1) Dejean and Raffoux (1976)

L = 1 m (强的均质岩石)

L = (1/3– 1/2) B (弱的均匀岩石)

L ≥ 1.5 m (强的层状岩石)

L = (1/3 – 1/2) B (弱的层状岩石)

(2) Tincelin (1970)

L > 1/3 B (巷道)

L ≥ 1.25 (1/3 B) (强的层状岩石)

(3) Lang and Bischoff (1982)

L = B^(2/3)

(4) Bieniawski (1987) 

L=B/3

(5) Unal (1984)

L=(B/2)(100-RMR/100)

(6) Mark (2001)

其中：

Is是巷道对角线的平均长度(m)

H是巷道的埋深 (m)

CMRR是Coal Mine Roof Rating分类指标值

(7) Barton (1980)

Barton等人(1980)提供了关于岩石锚杆长度、最大无支护跨度和顶板支撑压力的补充信息，以补充1974年发表的原始论文中的支护建议。

L=(2+0.15B)/ESR

其中ESR是Q系统中的开挖支护比(Excavation Support Ratio)

3 根据塑性区确定锚杆长度

使用塑性区半径也可以确定有效支护所需的锚杆长度，参看《巷道围岩塑性区的确定》。为了使锚杆有效，它们必须锚定在未屈服的岩石上，这意味着锚杆必须延伸到塑性区以外。

4 参考文献

[1] Hoek.  'Model to demonstrate how rockbolts work' and 'Rock mass classification' in <Practical Rock Engineering>（pdf). 

[2] Barton, N., Loset, F., Lien R., Lunde, J., 1980. Application of the Q-System in Design Decisions Concerning Dimensions and Appropriate Support for Underground Installations. Int. Conf. Subsurface Space, Rockstore, Stockholm, Subsurface Space, Vol.2, pp. 553-561.

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