金属矿山

作者：姚烨李雪陈猛张通朱万成

单位：东北大学资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110819

关键词：,隧道,巷道,钢支架,承载能力,支护
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基金：国家自然科学基金项目(编号:52434003,52178382);辽宁省自然科学基金项目(编号:ZX20240655)。

随着地下工程的迅速发展,我国隧道与巷道的建设规模不断扩大,开挖深度不断增加,导致工程支护面 临着高应力、极软岩、强采动等更复杂的环境。钢支架作为软岩巷道与隧道中常用的加强支护形式,其高强承载能力 将直接有效控制围岩变形。首先针对型钢支架、格栅钢架、钢管混凝土支架这几种常见钢支架的形式及作用机理进 行了阐述,然后分别从理论计算、力学试验和数值模拟3个方面对钢支架承载能力研究现状进行了分析与梳理。研究 表明:① U型钢支架能够有效发挥承载力的关键在于卡缆的连接能力,在卡缆接头平稳有效滑移的前提下,卡缆螺栓 预紧力越高越有利于支架承载力的发挥;② 工字钢支架抗弯扭能力较弱,容易发生失稳破坏,所以支架在设计选择时 既要满足承载力要求,又要保证其稳定性;③ 格栅钢架可以通过减小岩体侧的主筋和腹筋直径等措施对其进行优化, 或者将主筋替换成钢管与高强钢筋提升格栅构件的承载力,此外,实际研究与应用时也应重点关注其节点的设置; ④ 钢管混凝土支架的承载能力是传统型钢支架承载力的2~5倍,构件的承载能力与钢管壁厚、混凝土强度以及抗弯 强化圆钢强度等密切相关。在上述分析的基础上,分别从理论计算、力学试验、现场应用3个方面展望了钢支架未来 研究方向,认为未来研究重点在于进一步细化与完善钢支架承载力试验;建立精确的钢支架承载力计算方法;探索钢 支架—围岩相互作用机制,开发新型支护体系。

来源：2025年第11期

《金属矿山》期刊编辑部

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