深部巷道围岩塑性区分布及其控制研究
发布时间：2020-12-23 01:22
本文以国家自然科学基金“深部大变形巷道围岩破坏与稳定性控制研究”项目为依托,在充分分析深部巷道塑性区影响因素,研究塑性区恶性扩展过程及其控制的基础上,提出了“锚网索喷+局部注浆加强”的支护方案并在该类巷道实施,该方案的应用在现场取得了良好的支护效果。根据弹性力学、弹塑性力学、矿山压力等理论,分析了深部岩体应力分布规律并分段拟合了相关计算公式,建立了力学计算模型,推导了圆形巷道塑性区范围公式、计算并得出了圆形巷道在不同侧压系数下的塑性区形态。研究认为,深部巷道围岩产生大变形、松动破坏和支护失效的直接原因是围岩塑性区的恶性扩展。塑性区的几何形态、尺寸范围决定了巷道破坏的形式与程度。深部巷道围岩塑性区与深部地应力分布规律及巷道围岩力学性质有着密切关系。运用FLAC3D数值模拟软件建立了深部巷道数值模拟计算模型,采用单一因素分析法,高仿真模拟计算了不同几何断面、非均匀应力场、采动应力场、不同巷道断面尺寸、不同围岩强度和不同中间主应力条件下的塑性区形态,认为非均匀应力场与采动应力场同时影响塑性区形态和范围,而断面尺寸、围岩强度及中间主应力对塑性区范围影响明显。同时模拟计算了深部巷道塑性区恶性扩展...
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究意义及选题背景
1.2 国内外现状及存在问题
1.2.1 深部巷道围岩力学性质与破坏机理
1.2.2 深部大变形巷道塑性区研究现状
1.2.3 深部大变形巷道围岩控制及支护理论
1.2.4 存在的主要问题
1.3 研究的主要内容
1.4 研究方法及技术路线
第二章 深部岩体应力、围岩特性与塑性区
2.1“深部”的概念
2.2 深部地应力分布规律
2.2.1 垂直应力分布规律
2.2.2 水平应力分布规律
2.2.3 巷道孔周围的应力分布
2.3 深部巷道围岩力学特性
2.3.1 深部的复杂环境
2.3.2 深部巷道围岩力学特性
2.4 深部巷道围岩塑性区
2.4.1 塑性区应力分析
2.4.2 塑性区与影响因素
2.5 本章小结
第三章 塑性区恶性扩展及影响因素数值模拟
3D与模型建立"> 3.1 FLAC3D与模型建立
3D简介"> 3.1.1 FLAC3D简介
3.1.2 模型的建立
3.2 深部巷道几何断面选取
3.2.1 巷道围岩塑性区与变形
3.3 巷道围岩塑性区恶性扩展及其影响因素
3.3.1 塑性区恶性扩展过程
3.3.2 巷道几何尺寸
3.3.3 侧压系数 l
3.3.4 中间主应力
3.3.5 岩石内摩擦角及内聚力
3.4 本章小结
第四章 深部巷道围岩塑性区控制研究
4.1 塑性区最佳控制阶段的确定
4.1.1 两个不具控制性阶段
4.1.2 塑性环阶段支护控制模拟
4.1.3 塑性环畸变支护控制模拟
4.1.4 塑性区非均匀扩展阶段支护控制模拟
4.1.5 塑性区恶化阶段支护控制模拟
4.1.6 最佳控制阶段
4.2 塑性区与锚杆长度优化
4.2.1 塑性区内锚固
4.2.2 塑性区边界锚固
4.2.3 最佳锚固匹配选取
4.3 塑性区控制原理与原则
4.3.1 塑性区恶性扩展的控制原理
4.3.2 塑性区恶性扩展的支护原则
4.3.3 塑性区控制方案
4.4 本章小结
第五章 工程实践
5.1 工程概况
5.1.1 煤矿概况
5.1.2 -850m东大巷延伸段位置
5.2 -850m东大巷原支护方案与数值模拟
5.2.1 -850m东大巷原支护方案
5.2.2 -850m东大巷变形破坏特征
5.2.3 巷道塑性区形态与破坏机理
5.3 支护方案与数值模拟
5.3.1 支护方案
5.3.2 支护方案数值模拟
5.4 工程检测与效果分析
5.5 本章小节
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：2932802
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究意义及选题背景
1.2 国内外现状及存在问题
1.2.1 深部巷道围岩力学性质与破坏机理
1.2.2 深部大变形巷道塑性区研究现状
1.2.3 深部大变形巷道围岩控制及支护理论
1.2.4 存在的主要问题
1.3 研究的主要内容
1.4 研究方法及技术路线
第二章 深部岩体应力、围岩特性与塑性区
2.1“深部”的概念
2.2 深部地应力分布规律
2.2.1 垂直应力分布规律
2.2.2 水平应力分布规律
2.2.3 巷道孔周围的应力分布
2.3 深部巷道围岩力学特性
2.3.1 深部的复杂环境
2.3.2 深部巷道围岩力学特性
2.4 深部巷道围岩塑性区
2.4.1 塑性区应力分析
2.4.2 塑性区与影响因素
2.5 本章小结
第三章 塑性区恶性扩展及影响因素数值模拟
3D与模型建立"> 3.1 FLAC3D与模型建立
3D简介"> 3.1.1 FLAC3D简介
3.1.2 模型的建立
3.2 深部巷道几何断面选取
3.2.1 巷道围岩塑性区与变形
3.3 巷道围岩塑性区恶性扩展及其影响因素
3.3.1 塑性区恶性扩展过程
3.3.2 巷道几何尺寸
3.3.3 侧压系数 l
3.3.4 中间主应力
3.3.5 岩石内摩擦角及内聚力
3.4 本章小结
第四章 深部巷道围岩塑性区控制研究
4.1 塑性区最佳控制阶段的确定
4.1.1 两个不具控制性阶段
4.1.2 塑性环阶段支护控制模拟
4.1.3 塑性环畸变支护控制模拟
4.1.4 塑性区非均匀扩展阶段支护控制模拟
4.1.5 塑性区恶化阶段支护控制模拟
4.1.6 最佳控制阶段
4.2 塑性区与锚杆长度优化
4.2.1 塑性区内锚固
4.2.2 塑性区边界锚固
4.2.3 最佳锚固匹配选取
4.3 塑性区控制原理与原则
4.3.1 塑性区恶性扩展的控制原理
4.3.2 塑性区恶性扩展的支护原则
4.3.3 塑性区控制方案
4.4 本章小结
第五章 工程实践
5.1 工程概况
5.1.1 煤矿概况
5.1.2 -850m东大巷延伸段位置
5.2 -850m东大巷原支护方案与数值模拟
5.2.1 -850m东大巷原支护方案
5.2.2 -850m东大巷变形破坏特征
5.2.3 巷道塑性区形态与破坏机理
5.3 支护方案与数值模拟
5.3.1 支护方案
5.3.2 支护方案数值模拟
5.4 工程检测与效果分析
5.5 本章小节
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 研究展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：2932802
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