[发明专利]基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法

权利要求书

1.基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法，其特征在于，采用平面应力加载实验装置，所述平面应力加载实验装置包括平面模型架(2)、法兰盘(3)、千斤顶(4)和支板(5)，所述千斤顶(4)的数量不少于六个，且千斤顶(4)的一端均与法兰盘(3)的一端中部固定连接，所述法兰盘(3)通过高强度螺栓固定在平面模型架(2)的上端和两个支板(5)的一侧；

所述基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法包括步骤：1)无支护实验方法；

在1)无支护实验方法中：

a.将软岩直墙(1)放置到所述平面应力加载实验装置内，软岩直墙(1)的中部贯穿设有半圆拱巷道(6)，形成软岩巷道模拟实验台，该半圆拱巷道(6)为无支护结构；

b.均匀应力场中：待各条测线布设完成后，启动千斤顶(4)，使得水平、垂直方向的千斤顶(4)向软岩直墙(1)加载压力；

c.待围岩稳定时，由底拱脚测线的应变片，收集测点的环向和径向应变量，接着根据模拟中软岩直墙(1)的弹性模量，获得模拟的环向和径向应力，再根据相似比例获得真实的环向和径向应力，计算出该点等效剪应力；

d.侧压系数为1.5的非均匀场中：启动千斤顶(4)，使得水平、垂直方向的千斤顶(4)向软岩直墙(1)加载压力，其他实验条件同上，获得真实的环向、径向应力和等效剪应力；

e.侧压系数为2的非均匀场中：启动千斤顶(4)，使得水平、垂直方向的千斤顶(4)向软岩直墙(1)加载压力，其他实验条件同上，获得真实的环向、径向应力和等效剪应力；

f.将步骤a中的软岩直墙(1)更换成硬岩直墙(11)，硬岩直墙(11)的中部也贯穿设有半圆拱巷道(6)，形成硬岩巷道模拟实验台，该半圆拱巷道(6)为无支护结构；

g.重复步骤b、c、d、e；

所述基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法，还包括步骤：2)有支护实验方法；

在2)有支护实验方法中：

a.将软岩直墙(1)放置到所述平面应力加载实验装置内，软岩直墙(1)的中部贯穿设有半圆拱巷道(6)，形成软岩巷道模拟实验台，该半圆拱巷道(6)外侧依次设有第一支护层、第二支护层和第三支护层；

b.重复1)无支护实验方法中的步骤c、d、e、f、g。

2.根据权利要求1所述的基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法，其特征在于，所述平面模型架(2)的长度、高度和厚度分别为1.8m、1.2m和0.3m，所述半圆拱巷道(6)真实的宽度、高度分别为6m、5m，且半圆拱巷道(6)模拟的宽度、高度分别为24cm、20m。

3.根据权利要求1所述的基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法，其特征在于，1)无支护实验方法的步骤b中，水平、垂直方向的千斤顶(4)加载压力分别为41.143MPa、61.715MPa。

4.根据权利要求1所述的基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法，其特征在于，所述步骤c中，测点的环向和径向应变量分别为0.618、0.069；弹性模量E等于0.388MPa，测点模拟的环向和径向应力分别为0.240MPa、0.027MPa；测点真实的环向、径向应力和等效剪应力分别为9.0MPa、1.0MPa和5.02MPa。

5.根据权利要求1所述的基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法，其特征在于，所述步骤d中，水平、垂直方向的千斤顶(4)加载压力均为61.715MPa；真实的环向、径向应力和等效剪应力分别为11.30MPa、3.00MPa和5.96MPa。

6.根据权利要求1所述的基于深部不同岩性巷道复合承载体梯次支护的试验方法，其特征在于，所述步骤e中，水平、垂直方向的千斤顶(4)加载压力分别为82.286MPa、61.715MPa；真实的环向、径向应力和等效剪应力分别为13.5MPa、5.00MPa和6.96MPa。