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基于可靠性的锚杆支护设计理论与应用研究

李东  
【摘要】:锚杆支护在很多矿区得到迅速推广,其结构形式也在不断的推陈出新,但由于缺少对锚杆支护系统中存在的大量不确定性信息或未确知信息的研究,在实际施工中虽然一些矿井对锚杆支护后的巷道进行了观测,但没能从理论上提出科学合理地利用这些数据的模型,更没能很好地起到对后续施工及新开巷道支护设计的指导作用,因此,在当前锚杆支护作用机理尚未完全清晰的前提下,研究合理的锚杆支护设计程序,建立数学与力学相结合、理论分析及数值模拟与工程实测相结合的锚杆支护设计方法,对于推广锚杆支护方式和确保锚杆支护巷道的安全可靠,具有重要的理论意义和实用价值。 本文在已有成果的基础上,利用工程软设计理论和结构可靠性理论系统地研究了巷道锚杆支护设计的有关问题,提出了锚杆支护巷道围岩应力与锚杆支护抗力的预测与辩识模型、锚杆支护巷道围岩稳定的基本判据与极限状态方程,改进了蒙特卡罗方法,建立了巷道锚杆支护可靠性计算方法和基于极限平衡的锚杆支护巷道可靠性设计理论。 通过本文的研究建立起基于可靠性的巷道锚杆支护动态设计理论,开发出相应的计算机辅助系统,并结合五虎山煤矿实际进行工业试验和验证。


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