本文關(guān)鍵詞：軟巖巷道峰后錨固承載結(jié)構(gòu)弱化失穩(wěn)機(jī)理及穩(wěn)定控制技術(shù)

  更多相關(guān)文章： 軟巖巷道 錨固體 峰后巖體 強(qiáng)度弱化 結(jié)構(gòu)補(bǔ)償

【摘要】：對(duì)高應(yīng)力軟巖巷道而言,錨桿支護(hù)主要作用于錨固范圍內(nèi)、外的兩部分巖體。其中,在預(yù)應(yīng)力和錨固作用下,錨桿對(duì)錨固范圍內(nèi)的破裂巖體提供支護(hù)和加固作用,且與破裂巖體形成具有自穩(wěn)能力的錨固承載結(jié)構(gòu),承受錨固范圍外的載荷,控制深部巖體變形。因此,錨桿與峰后巖體形成的錨固承載結(jié)構(gòu),成為錨網(wǎng)支護(hù)能否有效控制高應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形的關(guān)鍵所在。本文圍繞軟巖巷道峰后錨固承載結(jié)構(gòu),采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的綜合研究方法,從峰后錨固承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性兩方面展開(kāi)研究。首先,針對(duì)峰后錨固承載結(jié)構(gòu)的基本組成單元——峰后錨固體,開(kāi)展大比例相似模擬三軸加載試驗(yàn),模型的容重、幾何和應(yīng)力相似比分別為1.53、3.5和5.34;該試驗(yàn)采用完整試塊預(yù)先加卸載方式,預(yù)制峰后破裂巖體,研究了不同錨桿支護(hù)參數(shù)峰后錨固體的承載特性和破壞特征。其中,在三軸加載條件下,峰后錨固體載荷具有升高、穩(wěn)定和下降的三階段特征,且穩(wěn)定期內(nèi)載荷呈現(xiàn)多峰值特征。其次,將峰后錨固體視為一種等效復(fù)合材料,利用其力學(xué)特性試驗(yàn)獲得的應(yīng)力和變形數(shù)據(jù),以峰后錨固體滿足特定的莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則為基本假設(shè)條件,選取峰后錨固體等效內(nèi)聚力為強(qiáng)度參數(shù)、塑性剪應(yīng)變?yōu)樗苄詤?shù),建立了峰后錨固體強(qiáng)度衰減模型。并以此為基礎(chǔ),以峰后錨固承載結(jié)構(gòu)內(nèi)任一點(diǎn)均符合莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度準(zhǔn)則和承載結(jié)構(gòu)外力極限平衡條件為依據(jù),推導(dǎo)了峰后錨固承載結(jié)構(gòu)承載能力衰減模型。隨峰后錨固承載結(jié)構(gòu)內(nèi)巖體剪脹變形,承載結(jié)構(gòu)對(duì)深部巖體承載能力的變化規(guī)律與峰后錨固體等效內(nèi)聚力變化規(guī)律近似成正相關(guān)關(guān)系,即承載能力出現(xiàn)上升、穩(wěn)定和下降三階段,揭示了峰后錨固承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱化機(jī)理。再次,圍繞軟巖巷道峰后錨固承載結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)特征,將峰后錨固體強(qiáng)度參數(shù)和變形參數(shù)嵌入到數(shù)值模型中,分析了峰后錨固承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。隨著峰后錨固承載結(jié)構(gòu)及深部巖體強(qiáng)度逐漸弱化,承載結(jié)構(gòu)內(nèi)部巖體剪脹滑移量和外邊界內(nèi)移量逐漸增大,結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性降低。其中,幫中和起拱線位置穩(wěn)定性下降顯著,造成拱部承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低,最終導(dǎo)致峰后錨固承載結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)�；谏鲜鲅芯�,提出峰后錨固承載結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原理:在峰后錨固承載結(jié)構(gòu)弱化失穩(wěn)過(guò)程中,確定其強(qiáng)度衰減關(guān)鍵點(diǎn),并針對(duì)由自身強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的弱穩(wěn)定性部位,采用補(bǔ)償體為承載結(jié)構(gòu)提供一定補(bǔ)償力,提高承載結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度和對(duì)深部巖體的承載能力,限制承載結(jié)構(gòu)內(nèi)破裂巖體剪切滑移變形,以及承載結(jié)構(gòu)的整體內(nèi)移變形,減小承載結(jié)構(gòu)不均勻變形程度,提高承載結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。由此,提出了涵蓋補(bǔ)償措施、補(bǔ)償時(shí)機(jī)和補(bǔ)償位置的峰后錨固承載結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原則,揭示了承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制機(jī)理。最后,基于峰后錨固承載結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原理及原則,提出了包含基本支護(hù)方案、注漿加固方案和結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方案三方面的穩(wěn)定控制技術(shù),并成功應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：軟巖巷道 錨固體 峰后巖體 強(qiáng)度弱化 結(jié)構(gòu)補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD353
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• Extended Abstract10-26
• 變量注釋表26-28
• 1 緒論28-43
• 1.1 引言28-30
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀30-39
• 1.3 存在的主要問(wèn)題39-40
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與方法40-43
• 2 峰后錨固體力學(xué)特性試驗(yàn)43-66
• 2.1 物理相似模擬材料配比試驗(yàn)44-52
• 2.2 峰后錨固體相似模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)52-59
• 2.3 峰后錨固體力學(xué)特性59-65
• 2.4 本章小結(jié)65-66
• 3 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱化機(jī)理66-91
• 3.1 峰后錨固體強(qiáng)度衰減模型66-79
• 3.2 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)承載能力衰減模型79-87
• 3.3 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)強(qiáng)度弱化過(guò)程87-89
• 3.4 本章小結(jié)89-91
• 4 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)失穩(wěn)機(jī)理91-114
• 4.1 峰后錨固拱、梁承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析91-98
• 4.2 錨桿長(zhǎng)度對(duì)承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響98-102
• 4.3 錨桿間排距對(duì)承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響102-107
• 4.4 錨桿預(yù)緊力對(duì)承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響107-112
• 4.5 本章小結(jié)112-114
• 5 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原理及控制機(jī)理114-138
• 5.1 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原理114
• 5.2 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)補(bǔ)償原則114-125
• 5.3 峰后錨固承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制機(jī)理125-137
• 5.4 本章小結(jié)137-138
• 6 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)138-149
• 6.1 試驗(yàn)巷道概況138-140
• 6.2 巷道失穩(wěn)原因140-141
• 6.3 巷道支護(hù)方案141-147
• 6.4 巷道支護(hù)效果147-148
• 6.5 本章小結(jié)148-149
• 7 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)和展望149-153
• 7.1 結(jié)論149-151
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)151-152
• 7.3 展望152-153
• 參考文獻(xiàn)153-162
• 作者簡(jiǎn)歷162-165
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集165

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