软岩巷道开挖面承载结构研究及分层支护设计

论文摘要

通过研究深部软岩巷道开挖面围岩力学承载结构的形成机理和演化规律,指导巷道结构性失稳支护工艺设计。基于软岩力学模型和统一强度准则,考虑"开挖面效应、时间效应",推导围岩弹塑性解。在算例分析中,建立围岩力学承载结构,提出围岩结构性失稳的梯次支护的原理,发现围岩力学承载结构对巷道破坏特征有一定影响,并分析"面效应、时间效应"影响下的围岩力学承载结构稳定性。据此设计"短锚杆全长注浆端头锚注短锚索"梯次支护方法;经数值计算,可知改进后的梯次支护能够确定合理的锚注有效范围,该支护能使围岩形成稳定的承载结构,并及时减小围岩松动圈范围。

论文目录

• 0 引言
• 1 千米深井软岩巷道工程背景
•   1.1 千米深井工程技术背景
• 2 假设及讨论
•   2.1 基本假定
•   2.2 围岩开挖支护力学处理讨论
•   2.3 围岩力学承载结构划分假定
•   2.4 承载结构失稳分层支护控制原理
• 3 基本理论
•   3.1 基本方程
•     3.1.1 统一强度准则
•     3.1.2 平衡微分方程、几何方程
•   3.2 软岩应变软化扩容模型
•     3.2.1 软化模型
•     3.2.2 扩容模型
•   3.3 软岩蠕变模型
• 4 粘弹塑性求解
•   4.1 开挖后弹塑性位移场
•     4.1.1 弹性区位移场
•     4.1.2 软化区位移场
•     4.1.3 破碎区位移场
•   4.2 开挖后次生应力场
•     4.2.1 软化区次生应力场
•     4.2.2破碎区次生应力场
•   4.3蠕变位移场
• 5 算例分析
•   5.1 直墙半圆拱巷道当量半径计算
•   5.2 围岩力学承载结构对巷道破坏影响
•   5.3 围岩力学承载结构稳定性分析
•     5.3.1 开挖面效应分析
•     5.3.2“时间效应”分析
•   5.4 梯次分层支护设计
•     5.4.1 该矿原先设计的支护方案
•     5.4.2 梯次分层支护设计。
•     5.4.3 数值计算
•   5.5 分层支护设计影响讨论
• 6 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 彭瑞,赵启峰,朱建明,欧阳振华,石建军

关键词: 软岩,承载结构,分层支护

来源: 地下空间与工程学报 2019年02期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程

单位: 华北科技学院安全工程学院

基金: 国家自然科学基金(51804119,51804118,51674119),华北科技学院引进人才科研启动基金A类(3142017087),河北省自然科学基金(E2016508003)

分类号: TD353

页码: 489-504

总页数: 16

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