本文關(guān)鍵詞：高應(yīng)力松軟圍巖硐室變形機(jī)理及其加固技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 松軟圍巖 硐室 破壞機(jī)理 加固方法 數(shù)值模擬

【摘要】：本文以長平礦4303變電硐室條件為背景,采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及數(shù)值模擬等方法,分析了高應(yīng)力軟巖硐室的工程特點(diǎn),揭示硐室變形破壞機(jī)理,分析了圍巖強(qiáng)度、埋深、回采工作面采動以及工作面懸頂長度等對硐室圍巖變形破壞的影響規(guī)律,提出了高應(yīng)力松軟圍巖硐室全斷面均衡加固技術(shù),并給出了適用于4303變電硐室的加固方法及參數(shù),主要研究結(jié)論有:(1)分析了4303變電硐室圍巖巖層結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)特性:硐室沿3號煤頂板布置,3號煤及其直接頂?shù)装鍘r層均為松軟和易風(fēng)化的軟巖,老頂是厚且堅(jiān)硬的穩(wěn)定砂巖,硐室圍巖主要由泥巖和3號煤組成。(2)從圍巖條件、受力情況和原支護(hù)形式等方面分析了變電硐室的變形破壞機(jī)理:圍巖松軟破碎,強(qiáng)度低,在高自重應(yīng)力與工作面堅(jiān)硬老頂向采空區(qū)懸伸形成的高采動附加應(yīng)力的作用下,原支護(hù)強(qiáng)度偏低,硐室出現(xiàn)嚴(yán)重變形破壞是必然的。(3)采用數(shù)值模擬的方法對影響硐室圍巖變形破壞的主要因素進(jìn)行了研究,得出了硐室圍巖屈服破壞范圍、應(yīng)力峰值、圍巖位移量等在各因素影響下的變化規(guī)律:硐室圍巖屈服破壞范圍、位移量隨圍巖強(qiáng)度和煤柱尺寸的增加而減小,隨埋深、懸頂長度的增加而增大;圍巖強(qiáng)度的降低、煤柱尺寸的減小,埋深、懸頂長度的增加,都將導(dǎo)致硐室圍巖應(yīng)力升高,應(yīng)力降低區(qū)范圍擴(kuò)大;應(yīng)提高硐室全斷面的支護(hù)強(qiáng)度,防止頂板整體下沉,特別需要控制底鼓,并采取一定的措施降低硐室圍巖應(yīng)力,提高硐室穩(wěn)定性。(4)針對4303變電硐室圍巖變形破壞特征,提出了高應(yīng)力松軟圍巖硐室全斷面均衡加固技術(shù):①高強(qiáng)錨網(wǎng)+強(qiáng)力錨索支護(hù)淺部圍巖;②底板反拱封閉支架提高支護(hù)阻力;③對兩幫實(shí)施高壓深孔注漿,在深部形成密實(shí)的主動承載墊層,降低圍巖應(yīng)力水平。(5)針對長平4303變電所的實(shí)際情況提出了具體加固方案,采用數(shù)值模擬的方法,對加固方案中不同加固措施所產(chǎn)生的效果進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:采用反拱封閉支架+組合錨索+深孔注漿加固后,可使頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平枯^原支護(hù)減少63.3%和78.7%;可明顯改善硐室圍巖的應(yīng)力分布,硐壁垂直應(yīng)力峰值降低了19.2%;可減小圍巖塑性破壞深度,硐壁圍巖的屈服破壞深度由原支護(hù)下的5m減少至2.5m。加固方案的可行性也有待于工程實(shí)踐的檢驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：松軟圍巖 硐室 破壞機(jī)理 加固方法 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD354
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 軟巖的定義10-11
• 1.2.2 高應(yīng)力松軟圍巖巷道變形破壞機(jī)理研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 軟巖巷道控制理論研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.4 高應(yīng)力松軟圍巖硐室控制技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 存在的主要問題15-16
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線16-19
• 1.4.1 主要內(nèi)容16-17
• 1.4.2 技術(shù)路線17-19
• 第二章 變電硐室地質(zhì)力學(xué)條件及破壞機(jī)理分析19-31
• 2.1 工程概況19-24
• 2.1.1 圍巖條件20-21
• 2.1.2 硐室原支護(hù)形式21-23
• 2.1.3 圍巖破壞特征23-24
• 2.2 變電硐室圍巖穩(wěn)定性影響因素理論分析24-28
• 2.2.1 圍巖強(qiáng)度對硐室穩(wěn)定性的影響24-25
• 2.2.2 圍巖應(yīng)力對硐室穩(wěn)定性的影響25-27
• 2.2.3 支護(hù)系統(tǒng)對硐室穩(wěn)定性的影響27-28
• 2.3 圍巖破壞機(jī)理分析28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 變電硐室圍巖變形破壞規(guī)律的數(shù)值模擬研究31-57
• 3.1 模擬軟件31
• 3.2 數(shù)值模擬31-34
• 3.2.1 模擬方案31-32
• 3.2.2 建立模型32-34
• 3.2.3 模擬過程34
• 3.3 模擬結(jié)果及其分析34-54
• 3.3.1 圍巖強(qiáng)度對硐室圍巖穩(wěn)定性影響分析34-40
• 3.3.2 埋深對硐室圍巖穩(wěn)定性影響分析40-45
• 3.3.3 工作面采動對硐室圍巖穩(wěn)定性影響分析45-50
• 3.3.4 懸頂長度對硐室圍巖穩(wěn)定性影響分析50-54
• 3.4 本章小結(jié)54-57
• 第四章 變電硐室圍巖加固技術(shù)及效果研究57-75
• 4.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用關(guān)系分析57-60
• 4.2 高應(yīng)力松軟圍巖硐室全斷面均衡加固技術(shù)60-62
• 4.2.1 高強(qiáng)錨網(wǎng)索支護(hù)作用分析60-61
• 4.2.2 底板反拱封閉支架支護(hù)作用分析61-62
• 4.2.3 深孔高壓注漿加固作用分析62
• 4.3 變電硐室加固方案設(shè)計(jì)62-63
• 4.4 加固效果的數(shù)值模擬分析63-73
• 4.4.1 計(jì)算條件63-64
• 4.4.2 模型的建立64-65
• 4.4.3 模擬過程65
• 4.4.4 模擬結(jié)果及其分析65-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第五章 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 主要結(jié)論75-76
• 5.2 不足與展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 致謝83-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85

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