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《山东农业大学》 2010年 硕士论文
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复合结构柔性反底拱应用于软岩峒室稳定性控制研究

张美政  
【摘要】: 地下工程的围岩为软岩或因赋存深度增加呈现软岩特性的岩体时,其稳定性控制问题越发突出,其中对软岩峒室底臌的有效控制已成为决定峒室整体稳定性的关键。由于软岩峒室的破坏受软岩自身强度、采动压力、睡的作用支护形式及支护质量等多种因素的影响,目前还没有全面、统一的、合理的峒室支护理论。 本文结合华宁集团鑫安矿的工程实际,探讨了软岩巷道的底臌机理,分析了引起该巷道底臌的因素、底臌的过程及底臌量的构成。在总结前人经验的基础上提出了复合结构柔性反底拱用于控制该巷道底臌的方法,并分析了复合结构柔性反底拱的作用机理。 利用SAW-2000微机控制电液伺服岩石试验机等仪器设备,进行软岩峒室围岩岩石力学性质实验及柔性孔隙垫层的注浆试件单轴及常规三轴试验,得到了岩石注及浆试件破坏机理,巷道围岩及注浆试件的弹性模量、泊松比、内摩擦角等物理力学性质指标及破坏的全应力-应变曲线。实验结果得出不同围压及不同的注浆效果对注浆试件力学性质的影响显著。 -800m胶带暗斜井及-600回风大巷底臌的影响因素包括围岩性质、水、地质构造、构造应力、巷道布置和支护形式六方面因素。这些因素的共同作用使得巷道底臌严重。其中,围岩性质、水、支护方式和构造应力是引起底臌的主要因素。 运用有限元数值模拟软件模拟软岩峒室底板在无支护、普通刚性支护、复合结构柔性反底拱支护条件下,峒室围岩的位移、塑性区及应力分布等的变化规律。在底板未作支护的情况下,巷道表现出大变形,集中表现为拱顶下沉、两帮内敛、底板臌起。采用普通刚性反底拱与复合结构柔性反底拱均能明显控制围岩变形量,其中复合结构柔性反底拱效果更明显,突出表现在控制底臌量。比较得到了复合结构柔性反底拱措施对软岩峒室整体稳定性控制的有效性。 将复合结构柔性反底拱应用于现场,针对修复前的施工方案存在的问题,对方案的参数、结构设计、支护材料的选择、施工组织等方面提出了相应的措施。取得了良好的支护效果,为同类软岩峒室稳定性控制技术的研究与应用提供了可行途径。


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