保護層

路面保護層是指在磨耗層上用砂土材料鋪成厚度不超過1cm的薄結構層，其作用是保證路面的平整度。

煤礦保護層：在開採煤層羣時，有的煤層突出（煤與瓦斯突出）危險性大，有的煤層突出危險性小，甚至沒有突出危險性。在開採有突出危險的礦井，必須採取相應的防突措施。在突出礦井中，預先開採的並能使與其相鄰的有突出危險的煤層受到採動影響而減小或消除突出危險的煤層叫保護層，後開採的煤層稱被保護層。保護層位於被保護層上方為上保護層，相反為下保護層。

植物器官如葉、枝、花和果等脱落後，在離區中有幾層起保護作用的細胞，稱為保護層。這些細胞往往栓質化，以防止外來病菌的侵入和水分的喪失。

國內外學者多年來對鋼管混凝土力學性能和設計方法開展了深入細緻的研究工作，已取得豐碩成果。國外有關鋼管混凝土的設計規範，這些規範中大都同時包括了圓鋼管混凝土和方鋼管混凝土構件設計方面的條文。自五、六 十年代以來，我國的研究者也進行了鋼管混凝土力學性能和設計方法方面的研究工作，特別是近十幾年來取得了令人矚目的成就，已先後由國家建材總局、中國工程建設標準化協會、國家經濟貿易委員會和中國人民解放軍總後勤部頒佈發行了有關設計規程。

方鋼管對其核心混凝土的約束效果不如圓鋼管顯著，但仍有良好的效果，尤其可以有效地提高構件的延性。另外，與梁的連接節點處理也較容易，因此，在實際工程中具有很好的應用前景。方鋼管混土已在歐美、日本、加拿大和澳大利亞等國得到廣泛應用。近年來在我國的工程實踐也已開始起步。

我國主要採用，在鋼管中填充素混凝土的鋼管混凝土。由於進行鋼管混凝土柱耐火極限試驗研究時費用昂貴，我國以往在這方面的研究工作相對較少，尚未制定該類結構抗火設計方面的規定，不但制約了該類結構的推廣，而且對於已建成結構的耐火極限也缺乏必要的科學依據。在已建成的結構中，有的按照鋼筋混凝土的要求外包以混凝土，有的則按鋼結構的要求塗以防火塗料。這樣做雖也可能保證防火要求和結構的安全性，但大都偏於保守而造成浪費，且缺乏科學性和統一性。因此，深人研究鋼管混凝土柱的耐火性能，合理確定其防火設計方法具有十分迫切的理論意義和實用價值。

鋼筋的混凝土保護層厚度關係到結構的承載力、耐久性、防火等性能。鋼筋混凝土保護層具有以下幾個作用和影響：

1、維護結構耐久性混凝土中保護層太薄容易滲入潮濕氣體和水，過厚則易產生裂縫，這些都可能使鋼筋鏽蝕並膨脹，從而使混凝土遭受破壞，影響使用和結構安全。

2、承受外力作用保護層對鋼筋有錨固力，利用混凝土與鋼筋間的錨固力，兩者緊密結合，共同參與工作。保護層過薄或缺失時，減低了它的錨固力從而降低了結構抵抗軸力和彎矩的作用。

3、從正截面受彎承載力計算公式可以看出，當面筋保護層過厚導致截面有效高度h₀減小時，將降低截面受彎承載力。可見保護層厚度是影響結構承載力多麼重要的因素。

4、防火保護層混凝土具有一定的隔熱作用，遇到火災時能對較易軟化的鋼筋進行保護，如果保護層厚度過薄，在高温環境下容易開裂，致使鋼筋因過熱而降低強度從而破壞整體結構。

因此，在當前的質量驗收工作中保護層厚度的控制越來越受到重視，新規範規定在驗收過程中要進行實體檢測。 ^[1] 

隨着煤礦開採規模的不斷擴大以及開採深度的增加，煤礦瓦斯的特殊湧出成為制約礦井高產高效的主要因素。尤其在開採低透氣性高瓦斯有突出危險煤層時，煤與瓦斯突出是嚴重威脅煤礦安全生產的自然災害之一，如何安全、經濟、有效地防治煤與瓦斯突出，前人為此進行了大量的研究，提出了許多有效的防治措施，對減少和預防煤與瓦斯突出做出了卓有成效的貢獻。其中保護層開採技術是已被大量實踐證明並用法規形式確立的防治煤礦突出危險的行之有效的方法，在國內外被廣泛應用。保護層開採能使突出危險煤層的應力- 形變狀態和瓦斯動力狀態發生改變，使被保護層卸壓，釋放煤層的彈性潛能，增大煤層的透氣性，有利於被保護層的瓦斯流動、解吸，從而減少煤層含量，以降低煤層瓦斯內能，達到預防煤與瓦斯突出的目的。在研究保護層開採過程中，被保護層變形特性對現場保護層開採方案的有效實施具有重要的理論和實際意義。

岩石應力- 應變曲線的非線性是由於其受力後的不斷損傷引起微裂紋萌生和擴展而造成的，而不是由於其塑性變形，因此，用彈性損傷力學的本構關係來描述岩石的細觀力學性質是合適的。從岩石的微觀結構上講，一方面因為大量節理、 裂隙的存在，岩石不是連續介質；另一方面由於岩石仍屬於結晶材料，故岩石也不是離散介質，這就説明了岩石從構造本質上講是一種非線性材料。岩石的非線性本質還顯示為岩石的變形、演化以及其中裂隙和孔隙空間分佈的複雜性和高度無序性等方面。

在岩石破壞初始狀態，細觀單元是彈性的，其力學性質可以完全由彈性模量和泊松比來表達，隨着單元應力的增加，當單元的應力狀態或者應變狀態滿足給定的損傷閾值時，單元開始損傷。在不同的應力組合條件下，岩石的破壞表現出剪切和拉伸2種形式。通常，可以利用庫侖準則判別壓縮破壞，利用最大拉應力準則判別拉伸破壞。

(1)保護層開採對被保護層產生較大影響，隨着保護層開採，上覆岩層不斷垮落，被保護層的最大主應力大大降低，被保護層在一定範圍內發生膨脹變形，但隨着保護層推進距離的不斷增加，被保護層的最大主應力有所恢復，煤層的膨脹變形逐漸減小，達到一定值後趨於穩定，該區域煤體裂隙發育，煤層透氣性大大增加，有利於瓦斯運移和煤層瓦斯卸壓抽放。

(2)隨着保護層工作面推進距離的增大，被保護層卸壓區煤層水平變形出現兩個區域，切眼前方一定距離煤層的水平移動方向與回採方向一致；工作面後方一定距離煤層的水平移動方向與回採方向相反，這樣被保護層卸壓區煤層受到水平拉抻和擠壓作用，使該區域煤體機械破壞增加，有利於被保護層次生裂隙的發育，進一步增加煤層的透氣性。

(3)在保護層開採過程中相對層間距對被保護層卸壓變形產生較大影響，相對層間距愈大，保護層開採對被保護層的影響愈小，膨脹變形的滯後時間增加，不利於被保護煤層離層裂隙和破斷裂隙的產生，為了保證保護層開採效果，應增大開採超前距。因此，在礦井生產的實際過程中，在被保護層中進行卸壓抽放時，應考慮保護層開採過程中，被保護層透氣性的時空演化分佈規律。 ^[2]