本文關(guān)鍵詞：深部軟巖巷道變形破壞特征及連續(xù)“雙殼”支護實驗研究

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【摘要】：隨著礦井機械化生產(chǎn)程度的不斷提升,地下工程開采在生產(chǎn)規(guī)模與數(shù)量上也日漸擴大,深部建設(shè)成為了人類地下工程活動的必然選擇。深部巷道及采場面臨地質(zhì)條件十分復雜,高地應力、高地溫及軟巖控制等問題愈加突出,研究深部軟巖巷道變形破壞機理、圍巖變形特征及巷道穩(wěn)定性控制技術(shù)對深部資源開采有著重要意義。結(jié)合冀中能源邯礦集團陶二礦新南總回風巷高地應力巷道變形特征,根據(jù)國內(nèi)外深部軟巖巷道研究進展,運用理論分析與模擬方式研究了不同支護形式巷道圍巖變形破壞特征、圍巖收斂情況,對比分析了不同錨注支護參數(shù)(厚度、強度)下支護承載特性,主要研究成果為以下幾個方面:(1)運用流變模型對深部軟巖巷道進行黏彈性力學分析,推算得出圍巖表面位移及變形速率的表達式,并利用數(shù)學計算軟件繪制不同側(cè)壓系數(shù)下圍巖位移及速率隨半徑變化曲線。結(jié)合該結(jié)構(gòu)模型,通過數(shù)值模擬研究深部高地應力軟巖巷道變形破壞特征,分析位移、應力、塑形區(qū)等隨時間變化規(guī)律。(2)結(jié)合深井軟巖巷道變形破壞特征及機理,提出雙殼加固概念;淺部殼采用預應力錨桿與注漿的方式改善淺部圍巖結(jié)構(gòu),預留出足夠的膨脹能變形時間;深部殼阻隔地應力對淺部殼的進一步破壞,確保淺部殼足夠的承載能力與巷道的長期穩(wěn)定。(3)結(jié)合煤巖體破壞機制及力學原理,分析煤巖體注漿加固機理;通過實驗室膠結(jié)體單軸壓縮實驗,得出注漿對不同注漿介質(zhì)殘余強度的影響特性,為后期實驗與模擬中參數(shù)的反演計算打基礎(chǔ)。(4)研究不同支護形式下巷道圍巖圍巖變形特征,劃分λ1情況下巷道在楔形破裂帶、二次破裂帶以及滑移失穩(wěn)帶的分區(qū)破壞特點;得出不同殼體支護參數(shù)下巷道圍巖體變形破壞特征及其對雙殼加固體承載特性的影響。(5)通過數(shù)值反演的方式確定了錨注體強度參數(shù)與應變之間關(guān)系,并嵌入數(shù)值計算模型之中。分析了不同殼體參數(shù)情況下雙殼結(jié)構(gòu)應力分布特點、雙殼結(jié)構(gòu)承載能力、峰值遷移規(guī)律,并對雙殼支護參數(shù)對結(jié)構(gòu)外部圍巖穩(wěn)定性影響進行進一步分析,并得出一些有益結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：軟巖巷道 破壞特征 錨注支護 連續(xù)“雙殼” 殼體參數(shù) 承載特性
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD353
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 問題的提出11
• 1.2 國內(nèi)外軟巖巷道支護理論研究進展11-15
• 1.2.1 軟巖巷道變形破壞特征11-12
• 1.2.2 巷道工程控制理論12-14
• 1.2.3 巷道支護技術(shù)14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容與方法15-16
• 1.4 技術(shù)路線16-17
• 第2章 深井軟巖巷道變形破壞特征研究17-34
• 2.1 深部軟巖巷道變形破壞的彈塑性分析17-23
• 2.1.1 側(cè)壓系數(shù)λ=117-19
• 2.1.2 側(cè)壓系數(shù)λ≠119-23
• 2.1.3 高地應力作用下的深部軟巖巷道變形破壞機理23
• 2.2 高地應力軟巖巷道變形破壞特征模擬分析23-30
• 2.2.1 模型建立23-24
• 2.2.2 高地應力軟巖巷道圍巖變形特征24-27
• 2.2.3 巷道圍巖應力分布特征27-29
• 2.2.4 巷道圍巖塑性區(qū)分布特征29-30
• 2.3 深部高應力軟巖巷道圍巖變形破壞特征30-33
• 2.3.1 工程地質(zhì)特征30
• 2.3.2 變形破壞特征30-32
• 2.3.3 圍巖變形破壞因素32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 深井軟巖巷道殼體強化支護理論研究34-40
• 3.1 雙殼概念的提出34-36
• 3.1.1 深井軟巖巷道支護現(xiàn)狀及展望34-35
• 3.1.2 梁板拱殼結(jié)構(gòu)力學特性35
• 3.1.3 連續(xù)雙殼概念35-36
• 3.2 連續(xù)“雙殼”加固機理36-38
• 3.2.1 淺部殼支護特點及要求36-37
• 3.2.2 深部殼37-38
• 3.3 殼體參數(shù)對巷道變形控制作用38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 煤巖體注漿加固機理及其特性研究40-53
• 4.1 漿液與被注介質(zhì)作用關(guān)系40-43
• 4.1.1 潤濕性40-41
• 4.1.2 吸滲性41-42
• 4.1.3 被注介質(zhì)強度增長機理42-43
• 4.2 注漿加固機理43-44
• 4.3 煤巖體膠結(jié)特性實驗44-52
• 4.3.1 實驗設(shè)計44-45
• 4.3.2 試件制作流程45-46
• 4.3.3 試件強度變化規(guī)律46-49
• 4.3.4 煤、矸試件破壞特征49-50
• 4.3.5 煤、矸膠結(jié)特性對比分析50-51
• 4.3.6 錨注體峰后強度反演分析51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 高垂直應力巷道連續(xù)“雙殼”支護實驗模擬53-65
• 5.1 實驗模型設(shè)計53-55
• 5.2 實驗過程55
• 5.3 不同支護巷道圍巖破壞演化規(guī)律55-58
• 5.3.1 裸巷55-57
• 5.3.2 錨桿支護57-58
• 5.3.3 圍巖破壞機制分析58
• 5.4 不同殼體參數(shù)巷道圍巖破壞特征58-63
• 5.4.1 不同殼體強度58-60
• 5.4.2 不同殼體厚度60-61
• 5.4.3 巷道變形量分析61-63
• 5.5 不同殼體參數(shù)雙殼承載特性63-64
• 5.6“雙殼”支護參數(shù)的確定64
• 5.7 本章小結(jié)64-65
• 第6章 深井軟巖巷道連續(xù)“雙殼”支護承載特性模擬分析65-74
• 6.1 數(shù)值模擬基礎(chǔ)分析65
• 6.2 數(shù)值模擬軟件與本構(gòu)模型的選取65-67
• 6.2.1 數(shù)值模擬軟件的選擇65
• 6.2.2 本構(gòu)模型的確定65-67
• 6.3 模型的建立與計算參數(shù)67-68
• 6.4 雙殼加固應力分布特點68-69
• 6.4.1 塑性破壞與應力分布68-69
• 6.4.2 應力分布特點分析69
• 6.5 不同殼體參數(shù)雙殼支護承載特性69-72
• 6.5.1 殼體強度變化70-71
• 6.5.2 殼體厚度變化71-72
• 6.6 本章小結(jié)72-74
• 第7章 結(jié)論74-76
• 7.1 主要結(jié)論74-75
• 7.2 創(chuàng)新點75
• 7.3 存在不足75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和科研成果80-81
• 1 基本情況80
• 2 發(fā)表論文80
• 3 參與科研項目80-81

【參考文獻】

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本文編號：897714