深部軟巖巷道耦合機制及參數優(yōu)化研究.pdf

1、深部軟巖巷道的支護問題是地下工程中較為復雜的問題,因其地應力大、圍巖巖性差等不良條件而成為了巷道支護中的難題。單一的支護形式在這種巷道中是不可行的,而采用聯(lián)合支護時效果亦不理想,往往陷入前掘后修的尷尬局面,單一支護不可行的原因在于支護強度不足,而聯(lián)合支護失效的原因在于支護體與圍巖力學特性之間的不耦合。傳統(tǒng)的聯(lián)合支護方法僅將各種支護體進行簡單的疊加,沒有充分考慮支護體的支護機理、圍巖內部積蓄的能力的釋放以及圍巖自承能力的發(fā)揮,從而難以實現

2、支護體與圍巖在強度、剛度以及結構上的耦合作用。本文綜合運用理論分析、數值模擬、相似模型實驗等方法對深部軟巖巷道耦合支護機制及參數優(yōu)化進行了研究,取得了如下主要成果:
　　(1)通過現場取樣、室內實驗得到了圍巖的基本物理力學參數,探討了深部軟巖巷道的耦合支護機制,通過彈塑性理論分析了圍巖內部能量釋放與自承能力隨位移的變化規(guī)律,得到了支護強度-收斂變形關系曲線,確定了最佳的支護時機,實現了支護體與圍巖間在強度方面的耦合。
　　(

3、2)通過數值模擬分析了不同錨桿長度與間排距時的支護效果,確定了合理的錨桿支護參數;分析了不同錨索長度與加強支護布置方案時的支護效果,確定了合理的錨索支護參數;分析了不同注漿范圍時的支護效果,確定了合理的注漿參數并在此基礎上制定了耦合支護方案。通過數值模擬計算,分析了巷道圍巖變形的連續(xù)性、應力分布的均勻性,達到了支護體與圍巖之間在剛度與結構方面的耦合。
　　(3)通過彈性理論分析了回采后煤層底板應力分布規(guī)律,得到了底板應力分布表達式