隨著淺部礦產(chǎn)資源的日益枯竭,我國逐漸進入深部開采階段,片幫、巖爆、局部大變形等災(zāi)害較淺部在頻度和強度方面顯著增加,成為深部地下工程建設(shè)亟需解決的問題。深部地下工程災(zāi)害是由巖石本身力學(xué)性能、所處復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境和開挖擾動力學(xué)響應(yīng)引起的。埋深的增加導(dǎo)致地應(yīng)力升高,而高地應(yīng)力導(dǎo)致的圍巖片幫、剝落、巖爆以及大變形則是制約深豎井設(shè)計和施工的關(guān)鍵因素。深部地層巖石在高地應(yīng)力作用下力學(xué)特性及工程響應(yīng)較淺部巖石存在明顯差異,導(dǎo)致地下工程災(zāi)害具有多發(fā)性和突發(fā)性。因此,開展高地應(yīng)力作用下深豎井圍巖穩(wěn)定性研究具有重要意義。本文結(jié)合國家重點研發(fā)計劃項目-深部金屬礦建井與提升關(guān)鍵技術(shù),從金屬礦深豎井開挖圍巖穩(wěn)定性分析及控制這一科學(xué)問題出發(fā),依托紗嶺金礦在建深豎井為工程背景開展研究�；谏畈康貙拥貞�(yīng)力場分布特征、室內(nèi)巖石力學(xué)試驗、數(shù)值模擬和理論分析,系統(tǒng)研究了不同賦存深度巖石在動、靜載荷作用下力學(xué)性能、能量演化與分配比例和失穩(wěn)破壞過程及隨深度變化規(guī)律,結(jié)合聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)進一步探討了不同賦存深度巖石失穩(wěn)破壞過程中聲發(fā)射信號的頻率、時序特征以及硬脆性巖石高地應(yīng)力作用下致災(zāi)機理。最后,采用數(shù)值模擬方法模擬了紗嶺金礦主井開挖... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：192 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻綜述與研究內(nèi)容
    2.1 “深部”的科學(xué)界定
    2.2 豎井開挖圍巖穩(wěn)定性分析及控制技術(shù)
    2.3 巖爆機理及控制措施研究
        2.3.1 巖爆機理研究現(xiàn)狀
        2.3.2 巖石沖擊傾向性研究
        2.3.3 巖爆防治措施研究
    2.4 巖體能量理論研究
        2.4.1 巖體儲能特征研究
        2.4.2 巖體能量耗散特征研究
        2.4.3 深部巖體能量釋放特征
    2.5 聲發(fā)射在圍巖穩(wěn)定性評價中的應(yīng)用
        2.5.1 聲發(fā)射不可逆特征研究
        2.5.2 聲發(fā)射b值研究
        2.5.3 巖石破裂前兆頻譜特征分析
    2.6 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線
3 紗嶺金礦主井地層完整性評價及地應(yīng)力分布特征
    3.1 紗嶺金礦主井穿越地層完整性評價
    3.2 地應(yīng)力測量結(jié)果分析
        3.2.1 地應(yīng)力測量目的及意義
        3.2.2 水壓致裂地應(yīng)力測量系統(tǒng)及測試過程
        3.2.3 地應(yīng)力測量結(jié)果分析
        3.2.4 最大水平主應(yīng)力方向分布特征
    3.3 本章小結(jié)
4 紗嶺金礦深部地層巖石力學(xué)性能與沖擊危險性分析
    4.1 巖樣采集與制備
    4.2 深部地層巖石細觀結(jié)構(gòu)特征
        4.2.1 巖石礦物成分及結(jié)構(gòu)形貌
        4.2.2 深部地層巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征
    4.3 單軸壓縮作用下深部地層巖石力學(xué)性能試驗研究
        4.3.1 試驗方案及力學(xué)特征
        4.3.2 單軸壓縮作用下聲發(fā)射能量特征
        4.3.3 深部巖石單軸壓縮作用下裂紋擴展特征
        4.3.4 深部地層巖石脆性強度特征
    4.4 深部地層巖石三軸壓縮作用下力學(xué)性能試驗研究
        4.4.1 試驗方案及力學(xué)特征分析
        4.4.2 三軸壓縮作用下聲發(fā)射時、頻參數(shù)變異性
        4.4.3 AE時間序列分形特征
    4.5 深部地層巖石抗拉強度及加載速率效應(yīng)試驗研究
        4.5.1 試樣制備及試驗方法
        4.5.2 深部巖石抗拉強度加載速率效應(yīng)
    4.6 深部地層巖石動態(tài)沖擊作用下力學(xué)特征
        4.6.1 試驗設(shè)備簡介
        4.6.2 動態(tài)力學(xué)特征
        4.6.3 動態(tài)沖擊下巖樣破壞形態(tài)
    4.7 循環(huán)加卸載作用下深部地層巖石力學(xué)性能及AE特征研究
        4.7.1 循環(huán)加卸載試驗方案
        4.7.2 循環(huán)加載對巖體力學(xué)性能影響研究
        4.7.3 不同圍壓下巖樣擴容特征
        4.7.4 深部地層巖石失穩(wěn)破壞過程與AE信號相關(guān)性研究
    4.8 不同深度地層巖石沖擊危險性
        4.8.1 沖擊傾向性綜合評價
        4.8.2 不同埋深巖石沖擊危險性
    4.9 本章小結(jié)
5 深部地層巖石能量演化機制及失穩(wěn)判據(jù)研究
    5.1 單軸壓縮作用下巖石儲能能力隨深度變化規(guī)律
    5.2 三軸壓縮作用下深部地層巖石儲能特征
    5.3 深部地層巖石能量演化機制
        5.3.1 能量計算方法
        5.3.2 能量演化及分配規(guī)律
        5.3.3 不同應(yīng)力水平作用下巖石沖擊危險性
        5.3.4 工程擾動能量響應(yīng)特征
        5.3.5 基于耗散能巖石損傷及失穩(wěn)判據(jù)
    5.4 深部地層巖石失穩(wěn)破壞能量演化與AE信號相關(guān)性
        5.4.1 巖石不可逆特征研究
        5.4.2 聲發(fā)射b值演化特征
        5.4.3 循環(huán)加卸載累計振鈴計數(shù)與應(yīng)變關(guān)系研究
    5.5 沖擊載荷下深部花崗巖能量耗散特征
    5.6 開挖擾動巖體能量路徑探討
    5.7 本章小結(jié)
6 深豎井開挖圍巖穩(wěn)定性分析及控制技術(shù)
    6.1 深豎井圍巖穩(wěn)定性評價指標(biāo)
    6.2 紗嶺金礦主井深部地層開挖圍巖穩(wěn)定性
        6.2.1 Hoek-Brown準(zhǔn)則確定巖體參數(shù)
        6.2.2 主井開挖位移場隨深度變化特征
        6.2.3 主井開挖應(yīng)力場和塑性區(qū)隨深度變化規(guī)律
    6.3 不均勻地層對深部井筒穩(wěn)定性影響
    6.4 基于破壞接近度的圍巖穩(wěn)定性分析
    6.5 不同深度地層能量場分布特征
    6.6 主井深部地層危險區(qū)域綜合分析及預(yù)測
    6.7 主井深部地層圍巖穩(wěn)定性控制措施
    6.8 本章小結(jié)
7 結(jié)論及創(chuàng)新點
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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[10]高埋深地下洞室圍巖穩(wěn)定性及支護結(jié)構(gòu)研究[D]. 梁禮繪.天津大學(xué) 2007



本文編號：3191973