1.一种巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,包括:步骤S101、确定所述巷道拱架关键部位的多个拱架内监测点和多个拱架外监测点;其中,多个所述拱架内监测点与多个所述拱架外监测点一一对应;
步骤S102、根据测量的每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的径向受力Fi和所述巷道的地应力P,计算每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的受力变化率η1i;以及,根据测量的每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的径向位移Si和巷道跨度D,计算每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的位移变化率η2i;以及,根据测量每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的轴向应力Ti和所述巷道拱架的屈服强度Q,计算每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的应力变化率η3i;以及,根据测量每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的轴向位移Li和所述巷道拱架的拱架排距R,计算每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的位移变化率η4i;其中,i=1,2…n;n取正整数,表示所述巷道拱架上所述关键部位的数量;
步骤S103、根据每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的受力变化率η1i、位移变化率η2i,计算每一个所述拱架内监测点处的平面内稳定刚度K内i;以及,根据每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的应力变化率η3i、位移变化率η4i,计算每一个所述拱架外监测点处的平面外稳定刚度K外i;
步骤S104、根据每一个所述拱架内监测点处的所述平面内稳定刚度K内i及其预设分配权重α内i,和,对应的所述拱架外监测点处的所述平面外稳定刚度K外i及其预设分配权重α外i,计算每一对应的所述拱架内监测点、所述拱架外监测点处的总稳定刚度Ki;
步骤S105、根据每一对应的所述拱架内监测点、所述拱架外监测点处所述巷道拱架的总稳定刚度Ki及其预设分配权重βi,确定拱架稳定刚度K;其中,所述拱架稳定刚度K表征所述巷道拱架的稳定性。
2.根据权利要求1所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,在步骤S101中,所述确定所述巷道拱架关键部位的多个拱架内监测点和多个拱架外监测点包括:沿顺时针方向在所述巷道拱架的左右拱腿、左右拱腰、左右拱肩和拱顶分别对应布设所述拱架内监测点和所述拱架外监测点。
3.根据权利要求1所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,在步骤S102中,在每个所述拱架外监测点处,将选择的所述巷道的测试拱架分别通过连接测量件连接所述巷道拱架的前后拱架部分,以获取每一所述拱架外监测点处的所述轴向位移Li;其中,所述测试拱架位于所述巷道拱架的前、后拱架部分之间。
4.根据权利要求3所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,所述连接测量件包括:弹簧和可伸缩刻度尺;所述可伸缩刻度尺具有可相对滑移的主刻度尺和副刻度尺,所述主刻度尺与所述副刻度尺能够随所述弹簧的伸缩而相对移动,用于对所述弹簧的伸缩行程进行测量;
对应的,
所述轴向位移Li为所述测试拱架与相邻前、后拱架部分连接处的所述弹簧的拉伸和压缩的位移之和。
5.根据权利要求3所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,在步骤S102中,沿所述巷道拱架所在巷道的轴向,在所述测试拱架的内侧面与所述拱架外监测点相对应的位置布设应变片,以获取所述拱架外监测点处的所述轴向应力Ti。
6.根据权利要求1所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,在步骤S 104中,根据每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的径向位移Si,确定对应所述拱架内监测点处的所述平面内稳定刚度K内i的预设分配权重α内i;
或者,
根据每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的径向受力Fi,确定对应所述拱架内监测点处的所述平面内稳定刚度K内i的预设分配权重α内i。
7.根据权利要求1所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,在步骤S105中,根据每一所述拱架内监测点处的巷道的径向受力Fi和对应的所述拱架外监测点处的轴向应力Ti,确定对应的所述拱架内监测点、所述拱架外监测点处所述巷道拱架的总稳定刚度Ki的预设分配权重βi。
8.根据权利要求1‑7任一所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,在步骤S105之后,所述巷道拱架稳定性测评方法还包括:步骤S 106、根据所述拱架稳定刚度K和预设的拱架标准刚度K0,对所述巷道拱架进行调节,以使所述拱架稳定刚度K不小于所述拱架标准刚度K0。
9.根据权利要求8所述的巷道拱架稳定性测评方法,其特征在于,在步骤S106中,响应于所述拱架稳定刚度K小于预设的拱架标准刚度K0,对所述巷道拱架的多个所述监测点对应处进行加强或更换,直至所述拱架稳定刚度K不小于所述拱架标准刚度K0。
10.一种巷道拱架稳定性测评系统,其特征在于,包括:监测点确定单元,配置为确定所述巷道拱架的多个拱架内监测点和多个拱架外监测点;其中,多个所述拱架内监测点与多个所述拱架外监测点一一对应;
变化率计算单元,配置为:根据测量的每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的径向受力Fi和所述巷道的地应力P,计算每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的受力变化率η1i;以及,根据测量的每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的径向位移Si和巷道跨度D,计算每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的位移变化率η2i;以及,根据测量每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的轴向应力Ti和所述巷道拱架的屈服强度Q,计算每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的应力变化率η3i;以及,根据测量每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的轴向位移Li和所述巷道拱架的拱架排距R,计算每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的位移变化率η4i;
第一刚度计算单元,配置为根据每一个所述拱架内监测点处所述巷道拱架平面内的受力变化率η1i、位移变化率η2i,计算每一个所述拱架内监测点处的平面内稳定刚度K内i;以及,根据每一个所述拱架外监测点处所述巷道拱架平面外的应力变化率η3i、位移变化率η4i,计算每一个所述拱架外监测点处的平面外稳定刚度K外i;
第二刚度计算单元,配置为根据每一个所述拱架内监测点处的所述平面内稳定刚度K内i及其预设分配权重α内i,和,对应的所述拱架外监测点处的所述平面外稳定刚度K外i及其预设分配权重α外i,计算每一对应的所述拱架内监测点、所述拱架外监测点处的总稳定刚度Ki;
拱架刚度计算单元,配置为根据每一对应的所述拱架内监测点、所述拱架外监测点处所述巷道拱架的总稳定刚度Ki及其预设分配权重βi,确定拱架稳定刚度K;其中,所述拱架稳定刚度K表征所述巷道拱架的稳定性。