【摘 要】
:
随着煤炭开采深度不断增加,在复杂应力环境下不断出现破碎软岩巷道。这类巷道具有围岩裂纹发育、变形量较大、变形持续时间长及变形速度快的特征,有效控制该类巷道的变形已成为急需解决的问题。本文采用实验室试验、理论分析、数值模拟和现场试验的研究方法,以有效控制深部破碎软岩巷道大变形为研究目标,从裂纹演化角度研究了深部软岩巷道大变形机理,深入分析相关控制技术抑制巷道流变机制,提出了基于张拉锚固系统及深浅孔注浆
论文部分内容阅读
随着煤炭开采深度不断增加,在复杂应力环境下不断出现破碎软岩巷道。这类巷道具有围岩裂纹发育、变形量较大、变形持续时间长及变形速度快的特征,有效控制该类巷道的变形已成为急需解决的问题。本文采用实验室试验、理论分析、数值模拟和现场试验的研究方法,以有效控制深部破碎软岩巷道大变形为研究目标,从裂纹演化角度研究了深部软岩巷道大变形机理,深入分析相关控制技术抑制巷道流变机制,提出了基于张拉锚固系统及深浅孔注浆的止裂减隙控制技术。(1)基于砂质泥岩单轴流变试验分析其流变特征,精准识别流变参数并分析各参数与流变特性的关系。依据摩尔库伦准则和砂质泥岩长短期强度关系,从内聚力变化入手分析块体强度与时间的关系,统计节理附近块体内不同时间屈服区域数,揭示节理强度与时间的关系,最终构建节理强度时变衰减流变模型并通过损伤特征和应变特征匹配验证了模型合理性。(2)基于校正后力学参数和节理强度时变衰减流变模型构建裂纹岩体模型,通过FISH语言和能量模块监测其在强度时变过程中裂纹扩展和能量演化规律,研究裂纹特征对岩体损伤破裂和储能能力的影响,揭示裂纹扩展过程导致岩石变形的内在影响机制。(3)基于小范围屈服准则和有效剪应力公式,研究了裂纹表面有效剪应力与其所处深度的关系,结果表明流变条件下随裂纹所处深度增加表面有效剪应力降低。从而导致围岩中裂纹具有浅部瞬时起裂和深部延时起裂的分区起裂特征。建立了锚固围岩裂纹尖端强度因子计算模型,解析得到了锚杆锚固长度范围内强度因子表达式,分析表明锚固后的裂纹尖端强度因子除了与裂纹自身特性相关外,还受到锚杆预紧力、锚固角度及裂纹位于锚杆锚固范围内位置的影响。(4)依据锚杆拉拔测试结果校正了UDEC中的Rockbolt单元参数,逆向使用岩石内聚力和裂纹产状间的关系建立了两种典型随机裂纹岩体。分析了锚固裂纹岩体的细观损伤和能量积聚耗散过程,验证了锚固结构预应力止裂效应。研究表明高预应力能够有效减小裂纹岩体变形量和损伤度,提高岩石储能极限,缩短长时大变形时间。(5)从工程尺度分析了巷道围岩位移、应力及裂纹演化规律,揭示了软岩巷道浅部围岩裂纹瞬时起裂和深部围岩裂纹延时起裂导致巷道持续大变形的流变特征。分析结果表明浅部裂纹瞬时起裂导致巷道围岩一次变形,深部裂纹延时起裂导致巷道二次长时大变形。(6)基于软岩巷道大变形特征提出了止裂减隙的支护理念。张拉锚杆和浅孔低压注浆抑制浅部裂纹起裂,减少了裂纹数量和扩展速度,降低了短时变形量和变形速度,提前了巷道变形稳定时间;深孔高压注浆填充裂纹增加岩体完整度,缩短了二次变形周期。工业性试验表明该种控制技术有效解决了深部破碎软岩巷道持续大变形问题。该论文有图169幅,表28个,参考文献220篇。
其他文献
交通检测器的优化布设问题是运筹学领域长期关注的问题。布设检测器是获取有用交通信息的一种有效手段,但布设成本最小化与获取信息最大化的博弈始终存在。因此,检测器在交通网络中的优化布局是近年来交通网络建模领域的研究热点。相对于其他交通信息来说,OD需求和旅行时间是交通系统中非常重要的两个输入参数,为城市交通规划与管理提供了主要依据。然而在实际生活中,由于天气、高峰期、检测器故障等原因导致OD需求和旅行时
采空区煤自燃产生的可燃气体改变了气体的爆炸极限,生成的热量在采空区内部积聚形成高温热源,气体的逸出以及热量的生成处于一种动态演化过程。采空区风险区域是O2场、可燃气体(CH4、CO、C2H4)场、温度场相互叠加耦合的结果,多场的动态演化造就了采空区风险区域的实时变化性,这一过程的认识对采空区热动力灾害监测预警具有重要意义。为此,本文从采空区多孔介质特征和煤自燃气体逸出及温升规律入手,采用理论分析、
大力发展海上风电是实现我国“双碳”目标的重要举措。对于海上风机而言,嵌入海床的基础直接关乎风机整机的安全性和稳定性,是风电设计中最重要的一环。目前,在近海40 m以内的风电建设中,大直径单桩基础是应用最为广泛的基础形式。对于单桩基础的设计,首先要保证基础极限承载能够承受外部最为极端的荷载作用;其次要保证在风机25年服役期内,在风浪循环荷载作用下泥面处单桩累积变形不超过规范规定值;最后还要保证在往复
煤炭是我国的主体能源,是维系国家能源安全、促进国民经济持续发展的重要保障。随着我国转型经济的深入发展,煤炭行业的并购呈现出前所未有的活跃景象,并购已经成为我国煤炭企业获取关键资源和核心能力,实现快速成长和获取竞争优势重要策略。在这一过程中,研究煤炭企业并购影响因素及其作用机制以及如何实现并购价值,对于提高煤炭企业并购效率和提升整体竞争力具有重要的理论和现实意义。在此背景下,本文立足于战略认知理论、
城市轨道交通、高层建筑地下室等地下基础设施的建设通常涉及大量的深基坑工程。随着城市地下建设的快速发展,场地使用限制愈加严苛,存在两种或多种开挖深度的非对称基坑越来越常见。如何考虑基坑非对称开挖造成的影响、确保非对称开挖基坑安全且经济成为基坑工程设计中紧迫而重要的问题。目前,该领域相关理论的研究滞后于工程实践,尚未形成明确的规范设计标准,通常采用忽略非对称开挖的影响,仅按挖深较深侧进行单边设计的方式
目前我国固废资源化利用面临产生强度高、利用不充分、产品附加值低等突出问题。利用生物质和塑料固废制备生物质复合材料,不仅能减少环境污染和能源消耗,还能促进固废的高值化利用。粉末团聚和填料堆叠导致复合物中出现不规则的狭缝、孔洞、裂纹和微孔等缺陷,是提高生物质复合材料力学性能和表面质量亟待解决的技术难题。本文以多种典型生物质和塑料固废为原料,开展不同配比(原料、基体及功能添加剂)样品的制备及性能测试实验