含弱面試件錨固機(jī)理及基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的破裂圍巖控制.pdf

1、隨著煤層開采深度不斷增加，深部巷道圍巖賦存狀況更為復(fù)雜，巷道圍巖存在較多節(jié)理弱面的非連續(xù)破裂現(xiàn)象，導(dǎo)致與巖體節(jié)理面有關(guān)的巖體力學(xué)災(zāi)害日趨增多，對深部煤炭資源的安全高效開采造成了巨大的威脅。弱面巖體錨固機(jī)理的特殊性及復(fù)雜性，對節(jié)理弱面巖體錨固帶來了很大困難，所以，節(jié)理弱面巖體的錨固機(jī)理研究及破裂巷道圍巖合理支護(hù)范圍確定是非常必要的。本文采用室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬與理論分析的方法，旨在探究弱面巖石的錨固作用機(jī)制，確定破裂巷道圍巖的支護(hù)機(jī)理。

2、r>　　采用數(shù)字散斑試驗(yàn)方法，對完整和弱面試件的損傷破裂演化過程及變形場分布特征進(jìn)行了探究。試驗(yàn)結(jié)果表明:錨固作用對提高完整巖石及弱面巖石試件強(qiáng)度具有明顯的作用，含弱面試件的弱面傾角越小，整體強(qiáng)度越大;完整錨固試件、弱面無錨固試件及弱面錨固試件均表現(xiàn)出明顯的“三階段”損傷破裂過程，含不同傾角弱面的錨固試件最終均沿遠(yuǎn)離弱面的邊角連線方向發(fā)生破壞;數(shù)字散斑分析錨固試件表面變形場可知，錨桿對錨固方向的位移具有良好的控制作用，而且錨固區(qū)內(nèi)的小變

3、形區(qū)為一個(gè)近似的錐形，弱面錨固試件的錐形小變形區(qū)被弱面隔斷。
　　通過FLAC3D數(shù)值模擬技術(shù)，模擬了試件的滑移變形破壞過程，研究分析了完整及弱面錨固試件應(yīng)力分布規(guī)律、變形與破壞特征。結(jié)果表明:試件錨固方向的應(yīng)力分布形態(tài)為錐形，弱面錨固試件的應(yīng)力錐被弱面隔斷，同時(shí)，錨固作用限制了基體的滑移變形，與試驗(yàn)所得結(jié)果相符;弱面錨固試件的最大主應(yīng)力在遠(yuǎn)離弱面的兩邊角連線方向較大;錨桿平均軸力與剪力隨著弱面傾角的增大而增大，錨桿剪力在弱面附近

4、呈“S”形分布特征。模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果互映互補(bǔ)，進(jìn)一步深入研究了弱面巖體錨固機(jī)理。
　　針對巷道圍巖存在較多軟弱破裂面的特點(diǎn)，基于Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則，確定巷道圍巖切向應(yīng)力的計(jì)算方法，闡釋破裂巷道圍巖的松動范圍，巷道圍巖切向應(yīng)力與松動圈大小均與巷道圍巖巖性、破裂程度參數(shù)m，s和自身強(qiáng)度有關(guān);基于H-B強(qiáng)度準(zhǔn)則確定的破裂圍巖松動范圍與傳統(tǒng)計(jì)算方法比較分析，基于H-B準(zhǔn)則確定的圍巖松動范圍與現(xiàn)場探測所得的結(jié)果更相近，驗(yàn)證了計(jì)算