收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于岩体断裂力学的巷道稳定性与锚喷支护机理研究

伍佑伦  
【摘要】:岩体工程的稳定性是岩体工程中最重要的问题之一,它影响岩体工程的施工进度 与掘支成本并且危及施工人员人身安全。但由于岩体的复杂性以及岩体力学理论远远 滞后于工程实践,岩体的稳定性一直是没能很好解决的问题。随着我国岩体工程建设 的力度加大,岩体力学理论已经远远满足不了岩体工程的需要。岩体是由岩块与不连 续面组成的结构体,其破坏往往是不连续面扩展与复合的结果,不连续面在岩体中的 分布方式及其本身的形态与力学性能是千差万别的,因此,研究不连续面对岩体力学 性能的影响,是目前岩体力学研究的热点与难点。锚喷支护是目前在地下岩体工程中 使用最为广泛的支护方式之一,但其对岩体力学性能加强的作用机理却不很明确,需 要进行进一步的研究。岩体断裂力学研究岩体不连续面的扩展规律,从而可以从更深 入地了解岩体的破坏过程。本文采用了岩体断裂力学的观点,对巷道围岩的破坏方式 进行了解释与分析,并对锚喷支护机理进行研究。本文主要完成了以下几方面的工作: (1)结合巷道围岩的受力特点,系统地分析了岩体中不连续面的扩展与复合方 式,分析了岩体中的破坏优势不连续面方位,以及受压剪、拉剪作用下岩体不连续面 的扩展方式与复合特点。 (2)以圆形断面巷道为例,分析了围岩中微不连续面与临空不连续面的受力特点 及其开裂方式。从断裂力学的基本理论出发,推导了圆形断面巷道围岩的破坏区大小 与深度的理论公式。结果认为,围岩破坏区的大小受巷道断面、地应力、岩石的断裂 韧度、不连续面密度、长度与抗剪性能等因素的影响。 (3)采用理论分析与数值方法,研究了喷射混凝土支护对围岩不连续面扩展的抑 制作用,并进一步应用板裂纹的理论研究了混凝土支护层的破坏方式与处理方法。研 究结果认为,混凝土支护对围岩内部不连续面扩展的影响较小,但对临空不连续面扩 展的影响却较大。因此,锚喷支护中,混凝土的作用主要是抑制临空不连续面的破坏。 混凝土厚度的变化对抑制不连续面的扩展影响较小,但其厚度越大,混凝土所能提供 的抵抗围岩膨胀的能力也越大,混凝土层的破坏范围一般受到锚杆的影响,锚杆的间 距越小,混凝土层的破坏范围也会越小。 (4)通过实验的方式研究了受压作用下临空不连续面的扩展特点以及锚杆的作 用,并采用数值方法对研究结果进行了讨论。研究结果表明,临空不连续面存在翼裂 III WP=4 纹破坏与剪裂纹破坏,不连续面的倾角越大,越容易扩展,小倾角不连续面更容易产 生次生裂纹的破坏方式。锚杆的作用,提高了结构体的力学性能,降低了裂纹尖端的 应力集中现象,提高了裂纹尖端裂纹的起裂荷载。锚杆并不改变裂纹的起裂角度,但 使翼裂纹扩展的方向向深部偏移,从而加大了因翼裂纹而造成的剥离体的厚度,减缓 了翼裂纹的扩展速度。数值分析的结果很好地解释了实验中所出现的情况。 (5)采用数值方法,研究了锚杆对翼裂纹扩展的抑制作用。结果认为,锚杆对翼 裂纹扩展的抑制作用是非常明显的,锚杆的存在使翼裂纹的应力强度因子降低,锚杆 的强度与刚度越大,对翼裂纹尖端的应力强度因子减小量也越大。翼裂纹的长度越大, 锚杆的作用也越明显。由此可以说明,锚杆可以大大加强岩体的残余强度。 (6)提出了理论分析模型,研究了锚杆对拉剪作用下的不连续面的影响。并计算 了受拉、剪以及拉剪组合几种状态下锚杆对不连续面尖端应力强度因子的降低情况。 研究结果表明,锚杆的安装角度对锚杆的作用的影响较大。锚杆的存在,使不连续面 从从简单的受拉或受剪的状态变成了拉剪组合状态,降低了使不连续面破坏的主要因 素的影响,从而起到支护作用。 (7)综合锚喷支护的特点,分析了锚杆联系链的支护机理,并在地下矿山的采准 巷道支护中进行实践应用。结果表明,锚杆联系链在加强混凝土支护强度,加大锚杆 支护性能,抑制不连续面的破坏等方面起了很重要的作用。而且其安装方便,使用灵 活,支护能力大的特点很适合在地下矿山复杂地质条件下用来替代锚喷网支护。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭兴泰;FL-2型岩石位移测定仪[J];矿山压力与顶板管理;1985年01期
2 杨建中;;断裂破碎带中的超前锚喷支护法[J];云南冶金;1990年01期
3 孙彦深,池祥赫,袁健鹏;梅河矿区推广应用锚喷支护技术分析[J];煤矿开采;1994年01期
4 赵伏军,李夕兵,赵国彦,刘国富,王剑波;新城金矿采场锚喷支护稳定性分析[J];中国矿业;2002年05期
5 ;锚喷支护在我矿的应用[J];煤炭科学技术;1974年05期
6 周绍津 ,李连敏;对立井井筒锚喷支护的认识及建议[J];建井技术;1983年04期
7 续九三;探矿坑道应用锚喷支护[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1989年02期
8 张海;松软岩层巷道的新支护结构——钢带锚喷支护[J];矿业安全与环保;1993年02期
9 谷拴成,李龙清,赵强;锚喷支护参数设计与计算方法探讨[J];西安科技学院学报;1995年01期
10 郭运行,陈汝南,罗武贤;锚喷支护新工艺在巷道修护中的应用[J];能源技术与管理;2005年01期
11 吴德贤;;锚喷支护十年的调查报告[J];煤炭科学技术;1977年03期
12 刘承水,王祖和;锚喷支护工程质量管理信息系统[J];山东矿业学院学报;1996年01期
13 姜增国,杨保仓,徐长佑;两种锚杆极限承载力实测及锚喷支护效果分析[J];化工矿物与加工;1997年02期
14 朱珍德;地下巷道锚喷支护结构的可靠性分析[J];山东科技大学学报(自然科学版);1997年04期
15 张丕岭;锚喷支护技术在荫营煤矿的应用研究[J];科技情报开发与经济;2005年01期
16 聂敏,陈孚东;-770m7煤联络巷锚喷支护方式的实践[J];煤炭科技;2005年02期
17 ;开滦煤矿井巷支护震后状况调查报告[J];煤炭科学技术;1977年09期
18 段振西;安国梁;;在采动条件下的锚喷支护[J];煤炭学报;1983年02期
19 段振西;锚喷支护综合防尘技术的应用与发展[J];建井技术;1987年01期
20 陈良琨;矾山磷矿锚喷支护实践[J];化工矿物与加工;1994年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 方玉树;;地下工程围岩中不稳定块体的判断和锚喷支护计算方法[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
2 戴宝来;王正武;;锚喷支护在淮北矿区的应用[A];全国矿山建设学术会议论文选集(上册)[C];2003年
3 王兆文;;深部软岩锚喷支护实践[A];矿山建设学术会议论文选集[C];2002年
4 吴波;高波;;锚喷支护设计理论及其工程应用[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
5 魏入廷;杨华;陈太林;;地下工程锚喷支护的设计施工要点[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2004年
6 林韵梅;;锚喷支护在碎裂岩体中的作用原理与应用[A];地下工程经验交流会论文选集[C];1982年
7 刘绍发;周富;;锚喷支护技术在大同矿务局的应用[A];矿山坚硬岩体控制学术讨论会论文集[C];1991年
8 曾庆宽;;应用松动圈理论改善巷道支护[A];岩石力学理论与工程实践[C];1997年
9 范新民;;锚喷支护在全煤巷中的应用[A];世纪之交软岩工程技术现状与展望[C];1999年
10 郭启彬;梁开祥;任乐功;;大型硐室支护实践[A];山东煤炭学会2004年度优秀学术论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 伍佑伦;基于岩体断裂力学的巷道稳定性与锚喷支护机理研究[D];华中科技大学;2004年
2 盛建龙;岩体结构面力学特征及地下工程结构稳定性的研究[D];武汉理工大学;2002年
3 马利;岩巷机械化快速掘进技术及其在邢台矿区的应用研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
4 张波;基于岩体各向异性深埋公路隧道安全稳定性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
5 庞建勇;软弱围岩隧道新型半刚性网壳衬砌结构研究及应用[D];东南大学;2006年
6 任长吉;公路隧道围岩稳定性分析及支护对策研究[D];吉林大学;2008年
7 郭建军;夏甸金矿矿柱及围岩稳定性分析与应用[D];山东科技大学;2005年
8 王其胜;深部软岩巷道矿压特征与支护技术研究[D];中南大学;2008年
9 张结红;高应力软岩隧道施工过程力学效应规律及围岩控制研究[D];长安大学;2012年
10 张学民;岩石材料各向异性特征及其对隧道围岩稳定性影响研究[D];中南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 龙刚;高地应力复杂地质条件下巷道锚喷支护的数值模拟及优化研究[D];安徽建筑工业学院;2011年
2 奚家米;锚喷支护巷道围岩稳定可靠度分析[D];西安科技学院;2002年
3 尹东;余华寺矿区采场稳定性分析及支护方案研究[D];武汉科技大学;2003年
4 涂成立;武钢余化寺铁矿采场地压规律分析及控制对策研究[D];武汉科技大学;2001年
5 易立;输水隧洞工程锚喷设计技术研究及应用[D];河海大学;2006年
6 韩秀峰;沈—长(白)公路老岭隧道施工监控技术研究[D];吉林大学;2005年
7 黄柏洪;岩体全断面隧洞施工技术及支护方案研究[D];河海大学;2006年
8 李运来;软岩巷道变形的相似模型试验与计算方法的研究[D];安徽理工大学;2005年
9 邓统辉;山区浅埋偏压连拱隧道锚喷支护的优化研究[D];中南大学;2008年
10 张孝伟;隧道跨度对围岩支护需求的影响分析[D];重庆大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 戴鸿鹏;商检大厦地下室锚喷支护实例[N];广东建设报;2000年
2 山西焦煤集团公司西曲矿 张铁民;锚喷支护技术在我国煤矿的应用及发展[N];山西科技报;2003年
3 李芸;永荣树脂锚杆亮相矿用产品展览会[N];经理日报;2007年
4 李玉亮;再造“省级风景名胜区”[N];莱芜日报;2007年
5 特约记者 冯四德;盘江煤电集团公司去年多项指标创新高[N];贵州政协报;2008年
6 苑成群 山东裕隆矿业集团唐阳煤矿;创新模式 提高管理的连续性[N];中国安全生产报;2009年
7 刘红魏方亮;北皂煤矿科技创新省出千万元[N];中国矿业报;2008年
8 徐友泉;下颌关节功能紊乱的防治[N];人民日报海外版;2001年
9 本报记者 崔涛 刘宏 通讯员 郭朝军;保护矿工生命是企业最大的社会责任[N];中国煤炭报;2007年
10 记者 徐洁净实习生 杜春蕾;明年年底前全市地方煤矿淘汰采煤工作面木支护[N];平顶山日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978