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不同支护结构对深部巷道围岩变形的时效分析
一、前言
深部巷道是地下工程中运用广泛的一种结构，由于地下岩体高温高压、应力复杂、软硬程度不均，深部巷道的稳定性和安全性受到极大挑战。支护结构是深部巷道稳定的关键因素之一，支护结构的种类和质量会直接影响深部巷道的稳定性和安全性。本文以不同支护结构对深部巷道围岩变形的时效分析为主题，综合各类文献和工程案例，探究不同支护结构在深部巷道中的优缺点和适用范围，为工程实践提供参考。
二、深部巷道围岩的变形和破坏机理
地下岩体是一个三维非均质、各向异性的介质，其应力和应变分布是非常复杂的。对于深部巷道来说，由于超载、水压、地震等多种因素的影响，岩体内的应力场是非常复杂的，各点的应力状态都是动态变化的。对于深部巷道的围岩来说，不同类型和大小的应力都是共同作用的结果，常见的应力种类有压应力、剪应力和拉应力。因此，深部巷道的围岩受到各种应力的作用，具有较大的变形和破坏机理。
1.岩体裂隙变形
岩体内存在着多种类型的裂隙，如节理、脆性裂隙、韧性裂隙等。这些裂隙对岩体的稳定性和强度构成了威胁。在承受剪切应力的作用下，裂隙的形变程度会不断加剧，最终导致巨量破坏的发生。
2.岩体变形和塑性压缩
在深部巷道中，大量的地应力和巨大的载荷会导致岩体发生较大的变形。当应力超过岩体的强度极限时，岩体的塑性压缩就会发生，从而引起破坏。
三、深部巷道的支护结构分类
深部巷道的支护结构可分为主动支护和被动支护。主动支护是常用的一种支护结构，其通过施加支撑力来平衡岩体的应力，从而增强深部巷道的稳定性。主动支护结构包括路轨式支架、钢架支架、锚网支护、钢筋喷锚和注浆等。被动支护是一种较为简单的支护结构，在深部巷道中使用较少。被动支护主要通过增加围岩的抗剪强度来维持巷道稳定。
四、深部巷道不同支护结构的时效性分析
1.路轨式支架
路轨式支架是一种主动支护，在深部巷道的支护中应用最广泛。一般情况下，路轨式支架主要由轨架、轮对、轴箱、连接杆等组成，其主要作用是通过轮对与轨道间的摩擦力实现支撑，维持巷道的稳定性。
时效性分析：路轨式支架施工简单、成本低廉，适用于开挖稳定的岩体。但仍存在一定的时效性问题。在深部巷道中，巨大的地应力会导致路轨式支架轴承过早疲劳，从而导致支撑力的减弱，加剧围岩的变形。
2.钢架支架
钢架支架是一种主动支护方式，主要由钢管和钢板组成。钢架支架是一种相对灵活和适应性较好的支护结构，可以适应不同形状的巷道，施工方便，是深部巷道常用支护结构之一。
时效性分析：钢架支架具有较强的稳定性和承载能力，其可以适应各种不同形状的巷道，减少了岩体支护的时间和成本。但在长时间使用后，由于钢架的变形和疲劳等问题，随着时间的推移，其支护能力也会发生衰减，需要及时更换或者加固维护。
3.锚网支护
锚网支护是一种主动支护方式，其主要作用是通过钢标组成的网格结构来支撑围岩，增加其抗压强度，从而维护深部巷道的稳定性。锚网支撑能修复巷道周边裂缝，进一步增加支护效果。
时效性分析：锚网支护能够适应不同的工程环境和围岩类型，其支撑效果稳定和可靠。然而，锚网支撑需要定期的检查和维护，否则就会出现锚杆腐蚀、拉力下降等问题，加剧围岩的变形和破坏。
4.钢筋喷锚和注浆
钢筋喷锚和注浆是主动支护结构中一种较为特殊的形式，其主要通过向巷道围岩内喷涂钢杆和注浆物来增加围岩的抗剪强度，从而增加深部巷道的稳定性和安全性。注浆工艺还可以填充巷道围岩裂隙，提高其整体强度和稳定性。
时效性分析：钢筋喷锚和注浆技术在深部巷道的支护中应用较广泛，能够适应不同的岩体环境和支护需求。但在长期使用过程中，材料质量的变化、注浆质量控制不当等问题会导致注浆强度下降和支撑力减小，进一步加速围岩的变形。
五、结论
深部巷道的支护结构种类丰富，每种支护结构各有优缺点，选用不同的支护结构要根据实际工程情况仔细选择。本文从时效性的角度出发，分析了路轨式支架、钢架支架、锚网支护和钢筋喷锚和注浆等常见深部巷道支护结构在长期使用中存在的问题和特殊优势。深入探讨不同支护结构在深部巷道围岩变形控制方面的适用范围和限制，为工程师和研究人员提供参考，实现更加安全稳定的深部巷道支护。