發(fā)布時間：2017-03-21 07:09

  本文關(guān)鍵詞：深部巷道局部弱支護效應(yīng)分析與圍巖控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著煤炭開采越來越向深部發(fā)展,深部高應(yīng)力軟巖巷道的支護與維護問題顯得極為突出,出現(xiàn)了深井高地應(yīng)力、巷道圍巖變形大、巖體間裂隙嚴重發(fā)育、巷道圍巖破碎松散等一系列復(fù)雜問題,因此如何解決各類深部復(fù)雜高應(yīng)力巷道圍巖的支護問題已成為急待解決的難題。研究深部巷道圍巖變形破壞特點、支護結(jié)構(gòu)與圍巖間的相互作用機理和開發(fā)新型巷道支護技術(shù)具有深遠意義。論文利用RMT巖石力學(xué)測試系統(tǒng)和高溫高壓蠕變儀,對深部巷道圍巖進行了基本力學(xué)性質(zhì)測試和蠕變試驗研究,分析了巖石蠕變試驗數(shù)據(jù),獲得了巖石的軸向應(yīng)變隨時間變化的規(guī)律、粘彈塑應(yīng)變特性、蠕變速率變化規(guī)律及圍壓對巖石蠕變影響規(guī)律,研究表明圍壓對巖石蠕變有明顯約束作用,增大圍壓能夠減緩巖石蠕變破壞時間。論文利用彈塑性力學(xué)和巖石力學(xué)等理論知識,建立了圓形斷面巷道的力學(xué)計算模型,結(jié)合軟巖巷道圍巖支護特點,推導(dǎo)出在巷道在底板2β角范圍內(nèi)發(fā)生弱支護的情況下所產(chǎn)生的整個巷道圍巖應(yīng)力場和位移場的分布規(guī)律,得到局部弱支護巷道位移和應(yīng)力解析解。提出了三維網(wǎng)殼錨噴支護結(jié)構(gòu),基于殼體結(jié)構(gòu)原理,對開口圓柱形殼進行研究,建立結(jié)構(gòu)的四邊鉸支的短柱薄殼結(jié)構(gòu)模型,推導(dǎo)出殼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力表達式。研究表明三維網(wǎng)殼錨噴結(jié)構(gòu)能夠改善材料的受力性能、自身具有柔性讓壓的特點,消除局部弱支護影響,提高了支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。論文對單片三維網(wǎng)殼襯砌結(jié)構(gòu)及整架結(jié)構(gòu)進行了相似模型試驗,分析了模型結(jié)構(gòu)的承載力、變形破壞形態(tài)與發(fā)展規(guī)律。試驗表明,三維網(wǎng)殼支架鋼筋受力良好,具有很好的線性關(guān)系,混凝土抗壓性能發(fā)揮較充分,能夠充分發(fā)揮材料特性；整架三維網(wǎng)殼襯砌結(jié)構(gòu)的承載力較高。利用Midas/GTS數(shù)值分析軟件對三維網(wǎng)殼錨噴支護結(jié)構(gòu)支護段的巷道進行了數(shù)值模擬,數(shù)值模擬研究表明,采用網(wǎng)殼襯砌的巷道圍巖整體變形量小,圍巖處在良好的受力狀態(tài)之中。網(wǎng)殼錨噴結(jié)構(gòu)受力均勻,能夠削弱支護巷道圍巖的局部應(yīng)力集中,可以改善圍巖的應(yīng)力分布,減少了圍巖位移量,支護結(jié)構(gòu)的承載能力大大提高。三維網(wǎng)殼錨噴支護結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用于淮南礦業(yè)集團潘三礦試驗段巷道。論文設(shè)計出網(wǎng)殼支架地面專用加工模具,制訂出施工技術(shù)要求與加工技術(shù)規(guī)范,完成了現(xiàn)場監(jiān)測和效果評價。工程應(yīng)用表明,三維網(wǎng)殼錨噴支護是一種結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良、高支撐力、低成本的支護結(jié)構(gòu)。該種支護結(jié)構(gòu)與圍巖相互作用的整體性好,能夠延長圍巖的自穩(wěn)時間,有利于充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力,為軟巖巷道支護提供了一種新的支護技術(shù),社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
【關(guān)鍵詞】：高應(yīng)力軟巖 蠕變試驗 三維網(wǎng)殼錨噴 局部弱支護 解析解 模型試驗 數(shù)值模擬 工程應(yīng)用 效果評價
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD353
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 1 緒論17-33
• 1.1 研究背景17
• 1.2 深部巷道圍巖破壞變形和支護技術(shù)研究綜述17-27
• 1.2.1 深部巷道圍巖破壞變形的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.2.2 巷道圍巖蠕變變形研究綜述21-23
• 1.2.3 巷道圍巖支護理論研究現(xiàn)狀23-25
• 1.2.4 巷道圍巖支護技術(shù)研究現(xiàn)狀25-27
• 1.3 需進一步研究的問題27-29
• 1.4 研究內(nèi)容及方法29-33
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容29-30
• 1.4.2 研究方法及技術(shù)路線30-33
• 2 深部巷道圍巖室內(nèi)蠕變試驗研究33-53
• 2.1 巖石基本力學(xué)性質(zhì)測試33-38
• 2.1.1 采樣與加工34
• 2.1.2 試驗設(shè)備34-35
• 2.1.3 壓縮變形試驗過程及結(jié)果35-38
• 2.2 蠕變試驗設(shè)備38-40
• 2.3 蠕變試驗巖樣加工40
• 2.4 蠕變試驗方案40-43
• 2.4.1 加載方式40-41
• 2.4.2 加載應(yīng)力確定41-42
• 2.4.3 試驗步驟42-43
• 2.5 蠕變試驗試驗結(jié)果分析43-52
• 2.5.1 單軸壓縮蠕變試驗結(jié)果分析43-48
• 2.5.2 三軸壓縮蠕變試驗結(jié)果分析48-50
• 2.5.3 圍壓對巖石蠕變的影響分析50-52
• 2.6 本章結(jié)論52-53
• 3 深部軟巖巷道局部弱支護效應(yīng)分析53-65
• 3.1 圓形巷道局部弱支護力學(xué)模型建立及彈性解析53-61
• 3.2 局部弱支護巷道的流變變形61-62
• 3.3 本章結(jié)論62-65
• 4 三維網(wǎng)殼錨噴支護理論分析65-87
• 4.1 深部軟巖巷道圍巖變形規(guī)律及支護原則65-70
• 4.1.1 軟巖巷道變形形態(tài)65-66
• 4.1.2 軟巖巷道圍巖變形量的構(gòu)成66
• 4.1.3 軟巖巷道受力66-67
• 4.1.4 軟巖巷道難支護原因67-68
• 4.1.5 軟巖巷道支護原則68-70
• 4.2 支護結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用70-73
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)支護特性70-71
• 4.2.2 結(jié)構(gòu)支護機理71-72
• 4.2.3 結(jié)構(gòu)與巖體相互作用機理72-73
• 4.3 計算理論模型73-75
• 4.3.1 殼體結(jié)構(gòu)概述73-74
• 4.3.2 問題分析與理論模型74-75
• 4.4 內(nèi)力計算75-86
• 4.4.1 巷道圍巖應(yīng)力分析75-79
• 4.4.2 支護載荷確定79-81
• 4.4.3 內(nèi)力計算81-86
• 4.5 本章結(jié)論86-87
• 5 三維網(wǎng)殼襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗87-99
• 5.1 概述87
• 5.2 相似模型試驗基本理論87-88
• 5.3 單片結(jié)構(gòu)模型試驗88-96
• 5.3.1 模型設(shè)計88-90
• 5.3.2 模型制作90-91
• 5.3.3 試驗加載與測量91-92
• 5.3.4 試驗結(jié)果分析92-96
• 5.4 整架結(jié)構(gòu)承載力試驗96-97
• 5.5 本章結(jié)論97-99
• 6 三維網(wǎng)殼錨噴結(jié)構(gòu)支護巷道數(shù)值模擬99-111
• 6.1 概述99
• 6.2 Midas/GTS軟件簡介99-102
• 6.3 數(shù)值計算分析102-110
• 6.3.1 計算模型建立原則102-103
• 6.3.2 模型建立103-105
• 6.3.3 模型數(shù)值計算及結(jié)果105-110
• 6.4 本章結(jié)論110-111
• 7 三維網(wǎng)殼錨噴結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程應(yīng)用評價111-133
• 7.1 工程概述111-113
• 7.1.1 工程概況111-112
• 7.1.2 支護方案確定112-113
• 7.2 三維網(wǎng)殼支架設(shè)計113-118
• 7.2.1 支架結(jié)構(gòu)形式113-115
• 7.2.2 結(jié)構(gòu)形式選擇115-118
• 7.3 三維網(wǎng)殼支架加工要求與加工胎具118-120
• 7.3.1 加工要求與規(guī)范118-119
• 7.3.2 加工胎具119-120
• 7.4 現(xiàn)場施工120-122
• 7.4.1 施工要求121
• 7.4.2 施工過程121-122
• 7.5 現(xiàn)場監(jiān)測與評價122-132
• 7.5.1 監(jiān)測設(shè)計原理122-123
• 7.5.2 監(jiān)測目的123-124
• 7.5.3 監(jiān)測內(nèi)容124-125
• 7.5.4 監(jiān)測結(jié)果分析與評價125-132
• 7.6 本章結(jié)論132-133
• 8 結(jié)論與展望133-137
• 8.1 主要結(jié)論133-134
• 8.2 創(chuàng)新點134-135
• 8.3 展望135-137
• 參考文獻137-145
• 致謝145-147
• 作者簡介及攻讀博士學(xué)位期間主要科研成果147-148

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 何滿潮;段慶偉;張晗;王井峰;;復(fù)雜構(gòu)造條件下煤礦上覆巖體穩(wěn)定規(guī)律[A];世紀之交軟巖工程技術(shù)現(xiàn)狀與展望[C];1999年

  本文關(guān)鍵詞：深部巷道局部弱支護效應(yīng)分析與圍巖控制技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：259237