軟巖巷道圍巖擴(kuò)容—塑性軟化變形及有限元分析.pdf

1、煤炭一直占我國(guó)能源的70％以上，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有舉足輕重的地位。隨著煤炭開(kāi)采越來(lái)越向深部發(fā)展，礦井軟巖巷道的支護(hù)與維護(hù)問(wèn)題顯得越來(lái)越突出。能否解決好軟巖巷道的支護(hù)等問(wèn)題，是煤炭開(kāi)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(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要的影響。能否準(zhǔn)確地計(jì)算和模擬圍巖的變形行為，對(duì)于我們選擇巷道的支護(hù)時(shí)間和支護(hù)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(guò)程中的擴(kuò)容軟化性，對(duì)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(kuò)容特性，分析應(yīng)力狀態(tài)與巖石的擴(kuò)容性關(guān)系以及巖石應(yīng)力擴(kuò)容膨脹的產(chǎn)生機(jī)理。 本文主要從軟巖巷道變形破壞機(jī)制出發(fā)，分析了軟巖巷道支護(hù)與圍巖相互作用機(jī)理。在考慮巖體的擴(kuò)容性、塑性軟化特性條件下，引進(jìn)擴(kuò)容梯度、軟化模量的概念，運(yùn)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(guò)實(shí)例計(jì)算來(lái)分析了巖體的擴(kuò)容梯度、軟化模量對(duì)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(jìn)行比較，確定本文建立的理論模型的正確性。 本文計(jì)算模型應(yīng)用于石嘴山二礦軟巖巷道支護(hù)項(xiàng)目，通過(guò)理論計(jì)算、有限元ANSYS數(shù)值模擬以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步確定本文模型的可行性和實(shí)用性。 本文的研究與實(shí)踐，使軟巖支護(hù)中的工程類(lèi)比法上升到定量分析，為軟巖巷道圍巖及支護(hù)壓力