軟巖巷道圍巖擴容—塑性軟化變形及有限元分析.pdf

1、煤炭一直占我國能源的70％以上，在國民經(jīng)濟建設(shè)中占有舉足輕重的地位。隨著煤炭開采越來越向深部發(fā)展，礦井軟巖巷道的支護與維護問題顯得越來越突出。能否解決好軟巖巷道的支護等問題，是煤炭開采向縱深發(fā)展和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，迫切需要深入的研究和探索。軟巖巷道的變形和位移，對于整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要的影響。能否準(zhǔn)確地計算和模擬圍巖的變形行為，對于我們選擇巷道的支護時間和支護方案，具有極其重要的意義。 本文系統(tǒng)的論述了軟巖的特征及其力學(xué)屬性、

2、圍巖變形的影響因素以及軟巖巷道的變形破壞特征。巖體破壞過程中的擴容軟化性，對巷道的位移的影響性非常大，本文研究了巖體在加載和卸載狀態(tài)下的擴容特性，分析應(yīng)力狀態(tài)與巖石的擴容性關(guān)系以及巖石應(yīng)力擴容膨脹的產(chǎn)生機理。 本文主要從軟巖巷道變形破壞機制出發(fā)，分析了軟巖巷道支護與圍巖相互作用機理。在考慮巖體的擴容性、塑性軟化特性條件下，引進擴容梯度、軟化模量的概念，運用彈塑性理論、巖石力學(xué)等理論，得出均勻介質(zhì)中圓形軟巖巷道的新的應(yīng)力及變形的解

3、析解，以及圍巖塑性區(qū)、破裂區(qū)半徑的解析解；并通過實例計算來分析了巖體的擴容梯度、軟化模量對圍巖塑性區(qū)、破裂區(qū)半徑以及圍巖變形和壓力的影響，并與其它理論模型進行比較，確定本文建立的理論模型的正確性。 本文計算模型應(yīng)用于石嘴山二礦軟巖巷道支護項目，通過理論計算、有限元ANSYS數(shù)值模擬以及現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，進一步確定本文模型的可行性和實用性。 本文的研究與實踐，使軟巖支護中的工程類比法上升到定量分析，為軟巖巷道圍巖及支護壓力