一、不同围岩条件下锚杆支护参数研究(论文文献综述)
董双勇[1](2021)在《围压作用下锚杆锚固性能及其影响因素研究》文中研究表明锚杆支护是煤矿巷道支护经济、有效的手段,但由于受巷道软岩、强采动、大变形等特点的影响,巷道围岩应力发生改变,从而在锚杆径向产生不同程度的围压,围压的变化直接影响着锚杆锚固系统的承载特性。目前,关于锚杆支护影响因素的研究成果较为丰富,但对于围压作用影响因素却鲜有研究。本文在树脂锚杆锚固性能理论分析的基础上,通过实验室试验系统地研究了围压、锚固长度、锚杆直径以及围岩强度等因素对树脂锚杆锚固性能的影响,其中重点研究了围压对树脂锚杆锚固力的影响,研究结果对于深井巷道支护具有重要的现实意义。本文得到的主要研究成果如下:(1)基于锚固界面剪切滑移模型研究锚杆锚固段荷载传递机理,建立了弹塑性阶段锚固体-围岩界面应力平衡方程,推导了锚固界面任意位置剪应力和锚杆轴力的解析解。研究认为,锚固体-围岩界面可以分为可划分为弹性变形阶段、塑性软化阶段与残余剪切阶段,不同阶段的剪应力分布规律有所不同,同时结合算例对锚杆锚固性能的影响因素进行了系统分析。(2)开发出锚杆围压拉拔试验系统平台,找到了一种可使试验锚固体试样实现承压0~40 MPa的密封材料与方法,较为可靠的还原了树脂锚杆支护过程中井下的真实受力环境与状态。(3)通过水泥砂浆的配合比试验,确定了三种符合相似试验所需抗压强度的水泥砂浆配比方案,制备出了单轴抗压强度为15 MPa、30 MPa、50 MPa左右的三种不同强度水泥砂浆试样来模拟巷道围岩;通过锚杆拉伸试验,测得了18mm、20 mm、22 mm三种不同直径锚杆的力学性能参数。(4)基于锚杆围压拉拔试验系统,通过树脂锚杆拉拔试验,研究了不同围压对树脂锚杆锚固性能的影响作用。结果表明,随着围压增大,锚杆锚固力也随之增大,且围压加载梯度越大,对锚固系统的锚固性能影响越为显着。(5)通过相同围压条件下树脂锚杆拉拔试验,研究了锚杆直径、锚固长度、围岩强度对锚杆锚固性能的影响。结果表明,在满足三径匹配的情况下,锚杆直径越大,树脂锚杆锚固力越大;锚固长度越长,树脂锚杆锚固力越大;围岩强度越大,树脂锚杆锚固力越大。
贺凯[2](2021)在《深井斜顶巷道围岩稳定特征及全锚支护机理研究》文中研究指明潘三煤矿17102(3)工作面运输顺槽埋深800m,是典型的深部斜顶回采巷道。以其为工程背景,采用共形映射函数和复变函数法求解了斜顶巷道围岩应力分布解析解,并结合强度准则定义了围岩稳定指数,获得了深井斜顶回采巷道围岩稳定特征。然后,基于锚杆弹性本构模型建立了计算锚杆工作阻力、锚杆轴力和杆体剪应力的力学模型,获得了预紧力和锚固长度对锚杆工作阻力的影响规律、斜顶巷道全长锚固锚杆轴力和剪应力的分布规律以及受采动应力影响时不同支护形式对斜顶巷道围岩稳定性的影响特征,得到如下结论:(1)结合围岩应力分布和围岩强度准则定义的围岩稳定指数,可综合反映巷道应力条件、巷道断面几何参数以及巷道围岩强度参数对巷道局部稳定性的影响特征,与应力集中系数相比,围岩稳定指数更加合理。基于锚杆塑性本构模型建立的力学模型可真实的反映锚杆应力应变关系对锚杆锚固力学特性的影响特征,与弹性、应变强化等锚杆本构模型相比,塑性本构模型更加合理。(2)在深井斜顶回采巷道中,高帮失稳区面积大于低帮,高帮稳定性较差。两帮围岩稳定指数整体小于顶底板,两帮较顶底板更加容易破坏。巷角处围岩稳定指数趋于0,巷角的稳定性最差,且巷角处的破坏区主要向斜顶巷道两帮中部和顶底板中部发展,向围岩深部发展的趋势较小。(3)锚杆在弹性阶段时,增加预紧力和锚固长度可有效提高锚杆工作阻力。锚杆进入屈服阶段和应变强化阶段后,继续增加预紧力和锚固长度不能有效提高锚杆工作阻力。预紧力和锚固长度对普通锚杆和高强锚杆的影响规律相似,预紧力和锚固长度相同时,普通锚杆工作阻力小于高强锚杆25kN左右。(4)巷道掘进和工作面回采期间,全长锚固锚杆轴力先增加后减小,在锚杆中性点处达到最大值。杆体剪应力与锚杆轴力的导数呈现为正比例关系,比例系数为锚杆周长的倒数。在采煤工作面超前支承压力峰值附近,锚杆轴力超过锚杆屈服极限,锚杆进入应变强化状态,锚杆轴力沿杆体方向基本不变。(5)在深井斜顶回采巷道中,与端部锚固锚杆支护相比,全长锚固锚杆支护在提供较大工作阻力的同时,对巷道浅部岩层还可提供沿杆体方向的剪应力,有利于改善巷道浅部岩层应力状态。同时,巷角处全长锚固锚杆工作阻力远大于端部锚杆锚支护,较大程度上抑制了巷角的失稳区域的发展。图101 表17 参141
杨钊[3](2021)在《锚杆的抑损止裂效应分析及锚固界面的剪切滑移模型》文中研究表明通过总结相关研究成果发现,在岩石工程运用锚杆支护本质上是让锚杆(索)同各类裂隙发生作用。主要体现在:(1)锚杆可以一定程度上抑制围岩微裂隙的萌生和发展。(2)在边坡治理工程中进行锚固,可以防止已有裂隙失稳扩展和抑制弯曲变形中微裂隙萌生发展。(3)拉拔力作用下锚杆锚固界面微裂隙萌生发展。然而目前针对岩石工程中锚杆与裂隙发生作用的解析研究还没有完全成熟,故通过损伤与断裂力学理论与实证展开研究,创新点和研究成果如下:(1)在前人研究基础上推导出考虑地下工程围岩开挖卸载发生损伤时的端头锚固和全长锚固锚杆锚固圆形洞室解析解。参数分析表明,当锚杆锚固端进入塑性区后,再增加锚杆长度对于支护效果没有明显提升。当锚杆长度足够时,减小锚杆间距比增长锚杆角度更有效。(2)结合损伤力学可以反映围岩剪切刚度在塑性区随围岩径向深度逐渐变化的过程,突破了前人研究时在塑性区将围岩剪切刚度假定为一常数的障碍,改进了地下工程全长锚固锚杆的受力模型。通过算例分析得出:考虑围岩损伤在相同情况下会使全长锚杆的轴力大于前人假定岩体为理想弹塑性的情况。(3)结合围岩损伤并根据锚固力大小简单地将锚杆等效成各类约束,将喷层等效为梁进行分析。通过工程案例分析得出:锚固力的大小是保持巷道稳定的关键。但塑性区围岩损伤较大时,锚喷支护即使能发挥较强支护效果,加固后的围岩强度还是小于围岩损伤程度较低时的情况。(4)通过权函数理论提出一种边缘裂隙在集中力作用下的应力强度因子表达式,运用在关键张裂缝和危岩主控结构面的锚固止裂分析中。结合工程案例,对锚固止裂效应和方法的可用性进行了分析和论证,阐明了锚固止裂效应的机制是通过锚固力让裂隙的应力强度因子减小,变相增加岩石的断裂韧度。引入损伤力学分析了锚索对于板裂结构边坡弯曲失稳的抑损止裂作用。(5)在研究界面剪切刚度劣化规律的基础上,确定了锚筋-锚固剂界面(下文称为第一界面)的随机微裂隙强度服从Weibull类分布,在此基础上提出了Weibull族类统计损伤力学剪切滑移模型,并通过试验数据进行了验证。该模型不仅适用于各类第一界面,对于锚固剂-地层界面(下文称为第二界面)也适用。
罗基伟[4](2021)在《大跨隧道预应力锚固体系协同支护机理及其应用》文中研究指明随着我国铁路及公路建设的快速发展,大跨隧道开始成为重大铁路、公路工程建设中的关键节点。大跨隧道在地下车站、多线铁路及公路隧道建设中具有独特优势,但是受开挖跨度及不良地质条件影响,隧道建设难度极大,大跨隧道支护技术及理论成为当前隧道工程学科发展中亟需攻克的重点和难点。预应力锚杆-锚索锚固体系作为一种新型地下工程支护方法,成为解决大跨隧道支护难题的关键技术体系。本文以大跨隧道预应力锚杆-锚索协同支护体系为研究对象,以预应力锚固体系协同支护机理为核心,综合采用资料调研、理论分析、数值仿真及现场试验等多种研究手段,针对预应力锚固单元体力学特性、预应力锚固体系协同支护解析方法、预应力锚杆-锚索协同支护力学行为、预应力锚杆-锚索分区协同支护效应、预应力锚固体系协同支护评价及设计方法等问题进行系统性研究,主要开展工作及研究成果如下:(1)分析了预应力锚固单元体力学特性,揭示了预应力锚杆、锚索的主动支护作用及被动支护作用。基于预应力锚杆锚固单元体和锚杆-锚索复合锚固单元体力学特性分析,揭示了锚杆、锚索的预应力主动支护作用和应力叠加特性,阐明了充分的预应力对发挥锚杆-锚索支护能力的作用;揭示了锚杆、锚索与围岩协同变形产生的被动支护作用,并分析了预应力、荷载大小及分布形式等对锚杆、锚索支护特性及被动支护作用的影响。(2)建立了考虑锚杆-锚索-围岩相互作用的预应力锚固体系协同支护解析方法。在考虑围岩应变软化特性、锚杆-锚索弹塑性及支护滞后效应、围岩应力释放效应基础上,建立了预应力锚杆-预应力锚索-围岩三者相互作用的力学解析模型。基于弹塑性分析,推导了围岩应力、应变及位移解析解,锚杆、锚索支护力解。基于这一解析方法,分析了锚固体系的预应力、强度、刚度等相关参数匹配协同对预应力锚固体系协同支护的影响。建立了考虑预应力锚杆-锚索支护效应的围岩特性曲线,在此基础上阐明了预应力锚固体系全过程协同支护时间效应的重要意义,明确了预应力锚固体系支护参数匹配协同应以全过程协同为标准。(3)分析了大跨隧道预应力锚杆-锚索协同支护力学行为,揭示了锚杆-锚索支护力演化规律。基于锚杆-锚索支护力学行为现场试验研究,分析了预应力锚杆、锚索支护力组成三部分:初始预应力、预应力损失、被动支护力;明确了锚杆、锚索支护力演化三阶段:预应力快速损失阶段,支护力波动阶段,支护力稳定阶段。明确了初始预应力的主导地位以及初始预应力协同对锚杆-锚索全过程协同的作用,揭示了锚杆、锚索支护力演化是预应力损失和被动支护力增长相互作用的进程。(4)提出了大跨隧道预应力锚杆-锚索分区协同承载机理,揭示了锚杆-锚索分区协同支护效应。根据围岩复合结构理论采用微震监测试验对大跨隧道深、浅层围岩分布特征进行研究,对锚杆、锚索调动围岩承载机理进行分析,在此基础上提出了大跨隧道预应力锚杆-锚索分区协同承载机理。采用数值建模分析了预应力锚杆-锚索分区协同支护力学特性,明确了分区协同支护是对锚杆-锚索最终支护状态的协同性要求,锚固体系支护刚度、强度参数应与分区协同支护需求相适应。(5)建立了预应力锚固体系协同支护评价及设计方法。提出了预应力锚固体系协同支护评价指标,确定了对应的评价标准及支护参数修正措施,进而建立了预应力锚固体系协同支护评价方法。在预应力锚固体系协同支护机理研究基础上,结合协同支护评价方法,建立了预应力锚固体系协同支护设计方法。将研究成果应用于京张高铁大跨隧道工程,验证了预应力锚固体系协同支护评价方法及设计方法的有效性。
李宁[5](2021)在《复合岩体穿层锚杆锚固力学机理及应用》文中指出锚杆支护技术具有强度高、可靠性好、成本低、适应性强等优点,目前是隧道交通、边坡加固、水利水电、煤矿开采等工程领域围岩控制和预防灾害的主要手段。复合岩体是工程中常见的沉积岩体,受沉积环境等因素影响,各岩层力学性质差异较大且具有明显的层理面,导致复合岩体锚杆锚固性能与均质岩体存在明显不同。因此,深入研究复合岩体穿层锚杆应力分布特征及锚固机理,对实际工程中锚杆支护设计及灾害防治具有重要的理论意义和应用价值。本文综合运用理论分析、室内试验、数值模拟和工程实践等手段,围绕复合岩体穿层锚杆载荷传递机制、锚固承载特性和离层作用下锚杆受力特征开展了理论与试验研究,取得了如下创新性研究成果:(1)针对锚固界面的非线性力学特征和残余强度,建立了考虑残余强度的锚固界面非线性剪切滑移模型,提出了模型参数的确定方法,分析了参数对模型曲线形态的控制规律以及对锚固效果的影响因素。基于锚杆载荷传递力学微分方程,采用载荷传递法建立了单层岩体和复合岩体锚杆拉拔载荷传递模型,在Matlab软件平台上开发了单层岩体和复合岩体锚杆应力分布的计算程序,实现了锚固段锚杆轴力、界面剪切位移和界面剪应力等分布特征的求解计算。(2)通过室内短锚拉拔试验,分析了软、硬岩层锚固界面破坏形态和非线性力学特征,得到了软岩层和硬岩层锚固界面非线性剪切滑移关系,验证了考虑残余强度的锚固界面非线性剪切滑移模型的合理性。通过室内锚杆拉拔试验,分析了单层岩体和复合岩体锚杆拉拔特性,验证了单层岩体和复合岩体锚杆拉拔载荷传递模型和锚杆应力分布计算程序的可行性。(3)基于单层岩体和复合岩体锚杆拉拔载荷传递模型和锚杆应力分布计算程序,分析了单层岩体不同锚固长度下锚固界面渐进失效全过程,揭示了软硬组合复合岩体中岩层层序、层厚、位置和分层数等因素对锚杆载荷传递和锚固承载特性的影响规律。(4)建立了复合岩体离层作用下穿层锚杆载荷传递模型,得到了基于锚固界面线性剪切滑移关系的锚杆应力分布特征的力学方程和解析解。提出了一种利用fish语言将锚固界面非线性剪切滑移关系导入Flac3D模拟软件的方法,得到了离层作用下锚杆轴力和界面剪应力演化特征,揭示了离层值、离层位置和离层数量对软硬组合复合岩体锚杆应力分布的影响规律。(5)基于锚固界面非线性剪切滑移模型,提出了复合顶板巷道支护参数优化设计方法。以漳村煤矿厚煤层托顶煤动压巷道支护为工程背景,分析了巷道围岩变形破坏的原因,提出了巷道支护参数优化设计方案。现场应用效果良好,验证了复合顶板巷道支护参数优化设计方法的有效性和合理性。本研究论文有图155幅,表19个,参考文献194篇。
杜云楼[6](2021)在《全长锚固系统力学行为及承载特性研究》文中研究表明随着我国煤矿开采地质条件的逐渐复杂化,大量复杂困难巷道相继出现,给煤矿的安全高效生产带来了困扰。全长锚固系统作为锚杆支护的重要组成部分,更好地理解其力学行为和承载特性对复杂困难巷道的围岩控制有重要意义。本文在调研总结现有研究现状的基础上,综合采用试验探究、理论分析和数值模拟的手段对全长锚固系统的力学行为和承载特性进行了系统研究,主要结论如下:(1)研究了锚固系统的承载特性,系统分析了锚固界面承载的力学性能、应变特征和声发射响应,阐明了锚固界面的承载机制和失效特征,得到了锚固界面的黏结-滑移关系,并采用帽盖强度模型描述了锚固界面黏结强度的演化特征。(2)建立了锚固系统的厚壁圆环力学模型,分析了锚固界面的力学承载机理,得到了锚固界面黏结强度控制方程,并探究了锚固介质力学性质及界面剪胀效应对锚固界面黏结强度的影响,确定了影响锚固界面黏结强度的关键因素。根据锚固界面的力学承载机制,提出了采用钢纤维锚固剂来增强锚固系统承载性能的方法,探讨了钢纤维锚固剂的性能强化机制,并通过试验验证了钢纤维锚固剂的性能强化效果。(3)探究了不同加载速率下锚固系统的力学响应特征,系统分析了加载速率对锚固界面承载性能、声发射响应和失效特征的影响,并从理论角度阐明了加载速率对锚固界面承载特性的内在影响机制。同时提出了采用声发射振铃计数评估锚固界面损伤失效特征的方法,得到了锚固界面的损伤参数表达式,理论分析结果与试验结果呈现出较好的一致性。(4)分析了拉拔作用下锚固系统承载的渐进失效特征,得到了锚杆各个承载阶段载荷-位移、轴力和剪应力的解析解,并采用数值模拟验证了理论解析的合理性。探究了不同锚固长度锚杆的拉拔承载过程和受力演化特征,揭示了锚杆锚固长度对锚杆承载特性的影响。(5)考虑巷道围岩变形的应变软化特性,建立了锚杆-围岩相互作用力学模型,得到了全长锚固锚杆处于不同围岩状态下轴力和剪应力的解析解,并探究了围岩应力、围岩扩容系数、围岩软化模量和锚杆端头轴力对全长锚固锚杆受力特征的影响。同时提出了一种预应力全长锚固锚杆支护的数值实现方法,采用数值分析验证了理论解析的合理性,并进一步探究了围岩类型、锚杆预紧力和锚固界面黏结刚度对全长锚固锚杆受力特征的影响。
姚尧[7](2021)在《多因素影响下深埋洞室锚固围岩稳定性分析及支护优化研究》文中提出随着世界经济的高速发展,深部岩体工程的开发与利用已经成为地下工程领域研究的重要课题之一。由于深埋岩体工程赋存于典型的“三高一时一扰动”复杂力学环境中,其围岩在多种因素的共同作用下具有显着的流变特征,表现为围岩变形在施作初期支护一段时间后才趋于稳定。因此,研究支护条件下深埋洞室围岩的稳定性及其支护参数优化对确保深埋岩体工程安全施工具有极其重要的现实意义。本文在总结分析国内外研究成果的基础上,以预应力锚杆支护后的深埋围岩为研究对象,通过对预应力锚杆受力特征和围岩变形因素的系统分析,提出了基于锚杆受力来研究深埋洞室锚固围岩变形规律的反演分析方法,建立了多因素影响下的深埋洞室锚固围岩稳定性的模糊综合评价模型,进而优化了洞室开挖及支护方案。论文主要研究内容及成果如下:(1)研究了预应力锚杆的受力特征及其中性点的位置。深埋洞室开挖并完成初期支护后,锚杆与围岩产生协调变形。基于杆岩耦合原理和锚杆中性点理论,建立预应力全长锚固锚杆和围岩相互作用的力学模型,分析了支护条件下预应力锚杆的受力特征。根据杆体静力平衡条件,确定杆体表面剪应力为零的中性点位置和该处的最大轴力值。(2)探讨了锚杆支护条件下洞室围岩的变形规律。建立锚固围岩力学计算模型,基于Mohr-Coulomb屈服准则和中性点理论,考虑预应力锚杆的锚固效应,分析了初期支护条件下洞室围岩弹塑性区的应力分布规律,构建了杆体中性点处的最大轴力与围岩塑性区半径的解析关系式。结果表明,可以通过锚杆最大轴力值来反演分析围岩的变形范围。(3)分析了锚杆支护条件下深埋围岩变形的主要影响因素。深埋洞室锚固围岩变形是受开挖扰动、地质强度指标、锚杆预应力及孔隙水压力等主要因素同时作用的结果。基于杆体最大轴力与围岩塑性区半径的解析关系,推导出多因素影响下围岩变形范围和洞壁位移的理论公式。结果表明:洞室围岩塑性区及破裂区半径随开挖扰动和孔隙水压力的增加而增大,随地质强度指标和锚杆预应力的增加而减小。(4)建立了深埋洞室锚固围岩稳定性模糊综合评价模型。考虑深埋锚固围岩的变形特点,在总结分析地下工程常用稳定性评价方法的基础上,选取饱水岩石单轴抗压强度、岩体完整性系数、渗水量、岩体风化程度、开挖扰动、锚杆轴力、水平收敛和拱顶下沉作为评价因素,构建了深埋锚固围岩稳定性模糊评价模型,实现对深埋洞室施工阶段围岩稳定性的适时动态分析。(5)提出了深埋洞室开挖预留量及锚杆支护参数的优化方案。以秦岭某在建深埋引水隧洞为工程背景,在对该隧洞锚固围岩稳定性进行模糊综合评价的基础上,利用上述理论计算了初期支护条件下锚杆中性点位置、隧洞围岩变形范围及洞壁位移量,进而确定了该隧洞合理的开挖预留变形量及其锚杆支护参数。结合现场监测数据,验证了上述研究成果的工程适用性。研究成果对深埋洞室变形控制及安全施工具有积极意义。
赵呈星[8](2021)在《深部巷道围岩承载结构力学分析与稳定控制技术研究》文中研究指明随着煤矿采深的增加,巷道围岩赋存条件及变形破坏程度日益复杂,深部巷道围岩控制问题已是我国煤矿行业面对的难题之一。在采深较大情况下,三高问题(高地温、高地应力、高渗透压)以及强烈的开采扰动会导致深部巷道围岩出现较为严重的非线性大变形,而要控制巷道的稳定,必须明晰深部巷道围岩的变形破坏特征,并对深部巷道围岩承载结构进行划分。同时,由于煤矿采深的增加同样导致锚杆单体承载能力需要不断加强,全长锚固锚杆作为锚杆的一种重要类型,其在巷道支护中得到了广泛应用,而全长锚固锚杆应力分布规律是锚固支护技术中的重要内容。因此本文依据深部巷道围岩应力变化趋势及围岩强度变化分析巷道围岩变形破坏特征及围岩承载层演化规律,从而进一步对深部巷道围岩承载结构进行划分;基于巷道围岩表面变形与深部岩体的关系建立围岩—锚杆力学模型,明确全长锚固锚杆剪应力—围岩变形关系,揭示全长锚固锚杆应力分布规律,通过FLAC3D数值模拟反映全长锚固锚杆在围岩中的应力场分布特征;在前述全长锚固锚杆应力分布规律及应力场分布特征的基础上,结合深部巷道围岩承载层演化规律对信湖煤矿一水平回风石门(千米深井巷道)原支护方案进行优化设计,并通过理论分析建立“层—双拱”围岩力学承载结构验证支护方案的合理性,最后采用FLAC3D数值模拟及现场工业性试验进一步验证该方案的可靠性。主要研究工作如下:(1)深部巷道围岩承载结构划分及变形破坏特征研究。依据深部巷道围岩应力变化趋势及围岩强度变化,按照深部巷道围岩四线段全应力应变曲线划分围岩次生承载结构为“流动层—塑性软化层—塑性硬化层—弹性层”耦合承载层,并采用FLAC3D数值模拟对深部巷道围岩变形规律及其与支护阻力间的关系进行分析,通过对大量模拟数据进行拟合得到不同围岩条件下(依据围岩岩性不同将巷道围岩划分为软岩、中硬岩、硬岩)不同位置处巷道围岩的变形规律,与理论推导得出的巷道围岩变形规律对比,验证理论分析的合理性。(2)全长锚固锚杆应力分布规律及应力场分布特征数值模拟研究。基于整体协调变形原理,结合巷道围岩变形特征和支护阻力的关系,建立围岩—锚杆力学模型,构建全长锚固锚杆剪应力—围岩变形本构方程,由此揭示全长锚固锚杆应力分布规律并分析相关锚固参数对全长锚固锚杆应力分布规律的影响,采用FLAC3D数值模拟验证前述全长锚固锚杆应力分布规律的可靠性,并对围岩中全长锚固锚杆的应力分布特征进行研究,分析全长锚固锚杆支护应力场分布的主要特征及相关影响因素。(3)深部巷道支护优化与设计。基于巷道围岩承载层分层演化规律,结合实际地质条件确定该矿一水平北部回风石门围岩的塑性承载区范围,在所得塑性承载区范围的基础上,结合全长锚固锚杆应力分布规律及应力场分布研究所得结论对该矿回风石门进行支护优化设计,提出相应的联合支护方案。(4)深部巷道围岩—支护结构承载力学模型的建立。为了验证联合支护方案的可靠性,结合信湖煤矿一水平回风石门实际赋存情况建立“层—双拱”承载结构力学模型,在极限平衡条件下对其进行受力分析得到该承载结构的极限承载强度计算解析式,并对该回风石门所形成的“层—双拱”承载结构极限承载强度进行验算,最终采用FLAC3D数值模拟及现场工业性试验验证所提出联合支护方案的可靠性。图66表8参105
曹俊才[9](2020)在《煤矿巷道预应力锚杆时效支护理论研究》文中研究说明巷道的开挖与支护是一个非线性过程,不同的开挖强度、开挖速度、开挖方式、开挖工艺、支护时机、支护参数,导致了不同的围岩变化规律和不同的围岩损伤程度。围岩的损伤变形与时间密切相关,由于围岩的时效机理复杂,造成合理的支护形式和支护时机确定困难。针对围岩的时效支护问题,本文构建了时效围岩的理论模型,推导了围岩的扰动边界与时间的关系函数,确定了时效围岩应力和位移的解析计算方程,探究了预应力锚杆的时效支护机理,给出了预应力锚杆与围岩相互作用的应力、变形计算方法;研究了锚杆的支护长度和预应力的最优匹配值,揭示了锚杆托盘的应力扩散机制;提出了超级预应力锚杆支护的理念,探讨了超级支护与时效支护的关系;编制了时效围岩的计算软件,给出了时效计算软件的工程算例。主要取得以下进展:(1)揭示了围岩扰动范围随应力传递时间变化的规律。巷道围岩的扰动范围与时间的二次方根成正比;随着时间的推移,围岩扰动范围的变化分为两个阶段:首先是急速变大,然后是缓慢衰减;在急速变大阶段的扰动范围一般为巷道半径的3~5倍;岩性极差的围岩容易在急速变大阶段发生失稳,缺失缓慢衰减阶段。(2)研究了围岩时效变化的对称性原理。时效围岩持续变化和发展的根本原因是对称性或缺,围岩的对称性或缺主要包括围岩深部和浅部的应力不对称和变形不对称两方面;减弱时效围岩的应力不对称和变形不对称有助于长时稳定支护,大幅提高支护预应力可以有效减弱围岩的应力和变形不对称。(3)探索了预应力锚杆支护的时效性。预应力锚杆在支护过程中,随着围岩的时效变形,锚杆轴力发生了变化;当锚杆轴力超过了临界拉拔力时,锚固界面发生渐进脱粘,使得锚杆自由段和锚固段长度发生了变化,影响了锚杆的临界预应力和锚固盲区的范围;同时,锚杆轴力的时效变化改变了托盘的弹性变形、蠕变变形和受力状态,影响了托盘的应力扩散规律;这些都表现出了锚杆支护的时效性。(4)揭示了锚杆自由段长度和临界预应力之间的关系。预应力锚杆支护存在两个有效压应力区,锚固段有效压应力区和自由段有效压应力区;随着预应力的不断增大,两个压应力区逐渐靠近,最终融合;当两个压应力区即将融合时,锚杆的预应力为临界预应力;不同长度的锚杆具有不同的临界预应力,锚杆自由段的长度越长,临界预应力越大。(5)探究了锚杆长度、预应力对锚固盲区的影响。预应力的大小不能改变锚固盲区的范围,只能缓解盲区的受力环境;锚固盲区的范围与锚杆的长度有关,锚杆自由段长度越长锚固盲区范围越大;锚固盲区的岩体主要靠岩体自身的强度自稳和护表网片等维护;锚固盲区不能自稳时,缩小锚杆间排距是最有效的方法之一。(6)分析了锚杆托盘的应力扩散机制。锚杆轴力不能完全反映锚杆支护的真实工况,还需要结合托盘的受力和变形;托盘应力呈中间大?边缘小的分布规律;托盘的尺寸越大?厚度越厚,围岩变形过程中,锚杆支护增阻越快,控制围岩变形越有效;大托盘受力面积大、支护范围广,有利于提高围岩的护表能力,缺点是大托盘的边缘力矩较大,不利于托盘的受力优化,容易变形。(7)提出了超级支护的理念。施加预应力超过锚杆最优预应力的支护方式称为超级支护,锚杆最优预应力取锚杆临界预应力的40%。试验表明,超级锚杆支护可以显着改善围岩的应力环境,可以延缓和抑制围岩的变形速度、缩小围岩的损伤范围,可以改善特定环境下特定位置的疑难支护问题;能够扩大锚杆支护的间排距,而不降低支护的整体强度,这有助于巷道快速掘进。(8)设计了实现超级预应力的组锚杆结构。组锚杆结构是将多个杆体安装在一个托盘上,并将锚杆均匀布置在了托盘的边缘附近;组锚杆的优势在于可以集中支护?节约支护空间,可以匹配空间资源稀缺的智能掘进;组锚杆结构有利于快速实现超级预应力支护,有利于弱化托盘的边缘力矩,有利于托盘预应力的长期维持。(9)编制了模拟预应力锚杆时效支护的计算软件。该软件不仅可以模拟时间作用下巷道围岩的变化规律,还可以综合模拟开挖?支护?回采及下一个工作面接续全过程,实现了超大尺寸模型的精细化求解;计算模型的尺寸可以依据研究对象尺度灵活放缩。该论文有图87幅,表5个,参考文献217篇。
谢正正[10](2020)在《深部巷道煤岩复合顶板厚层跨界锚固承载机制研究》文中进行了进一步梳理随着国家煤炭开采重心向资源禀赋好、开采条件好的西部地区转移,这一地区深部开采已成必然趋势。基于工程因素的考虑,煤巷高度一般小于工作面采高,造成煤岩复合顶板巷道在我国西部,尤其是鄂尔多斯地区越来越常见。由于深部煤层强度低、节理发育,造成煤层碎胀变形严重,顶煤易与直接顶产生离层变形,且煤帮易发生大范围劈裂破坏,给巷道维控带来极大困难。与此同时,西部地区采煤装备的迅速发展全面推进了综采技术的进度,而对应的综掘技术发展相对滞后,采掘接续高度紧张,再次加重了煤巷的控制难度。所以煤岩复合顶板巷道控制难度大、掘进效率低的问题一直困扰着西部地区矿井的安全高效生产,研究深部巷道煤岩复合顶板变形破坏机理及高效控制技术,对破解围岩控制和掘进效率相制约的难题具有重大意义。本文主要以西部地区葫芦素煤矿煤岩复合顶板巷道为工程背景,针对巷道安全性差和支护效率低的科学问题,采用现场实测、实验室实验、数值计算、理论分析、相似模拟、材料研发和现场试验相结合的研究方法,多角度分析了煤岩复合顶板分层渐进垮冒规律,揭示了煤岩复合顶板厚层跨界锚固机理,阐明了复合顶板厚层锚固系统承载和破坏机制,创新了煤岩复合顶板跨界长锚固柔化结构,取得如下主要研究成果:(1)揭示了煤岩复合顶板巷道变形破坏特征。通过现场测试分析,最大水平主应力高达22.33 MPa,煤层和直接顶孔裂隙发育,尤其是煤层分布着大量横纵交错的微裂隙,造成煤体和直接顶抗压强度仅为10.8 MPa和32.1 MPa,是煤岩复合顶板离层破坏的内在原因;巷道跨度为5.4 m、锚杆初锚力仅为26 k N,锚杆锚固深度为2.1 m,无法遏制巷道围岩的初始变形和后期持续变形,是煤岩复合顶板巷道变形失稳的外在原因。(2)阐明了煤岩组合试样力学特性差异及能量耗散过程。由实验室实验分析,随着煤样高度增加,组合试样应变增高区范围越大,发生局部应变突变的可能越大,使得试样的力学性能参数越小。能量耗散过程证明了能量演化以弹性应变能为主,占总能量的81%~98.3%,当超过峰值强度这一关键节点后,煤样弹性应变能迅速释放,促使岩样在交界面萌生裂隙,并进一步引起裂隙的扩展与贯通,造成组合试样的拉剪破坏。解析了巷道开挖释放的弹性变形能是浅部顶煤变形与裂隙发育的主要因素,及时强力支护可使微裂隙重新闭实,遏制消耗能的增加,恢复巷道围岩相对的能量平衡。(3)发现了应力释放过程中煤岩复合顶板巷道渐进破坏规律。由离散元模拟分析,随着应力逐渐释放,煤岩复合顶板变形呈阶段性渐进增长,顶煤最先离层断裂,后引起直接顶分层破坏,顶板最终呈“三角”型整体垮冒,揭示了顶煤是诱发围岩发生整体性变形和渐进失稳的主要因素,指出了抑制顶煤裂隙扩展与贯通是控制煤岩复合顶板渐进破坏的关键;同时阐明了围岩变形量和顶板裂隙数量与煤层厚度具有较强的正相关,顶煤厚度变厚加大了巷道的控制难度。(4)解析了煤岩复合顶板厚层跨界锚固原理。根据模拟计算分析,锚杆长度的增加根本上改变了顶板变形方式,由大范围“三角”型断裂式下沉变为小范围“圆弧”型均匀式下沉;同时缩小了裂隙扩展范围,由广泛分布在锚杆锚固区内外,再到最深分布在锚杆端头区域,最后仅存在于锚杆锚固区浅部;揭示了锚杆端头损伤区随着锚杆长度增加发生上移并渐进弱化的厚层跨界锚固原理。(5)研发了顶板厚层锚固系统并提出了跨界长锚固技术。根据理论分析,利用长锚杆在顶板构建水平、垂直方向上均能实现应力连续传递的厚层稳态岩梁,这是厚层锚固系统的内涵,具有抗弯刚度大、裂隙化程度低和锚杆支护效率高的特点;验证了厚层跨界锚固下强力护表可有效抑制张拉裂隙的数量,由占比34.9%降低至20.5%,顶板应力实现连续化传递,同时缓解作用到煤帮的压力,双向优化顶帮控制,有利于巷道长期稳定。(6)确定了煤岩复合顶板厚层锚固承载作用机制。由相似模拟分析,高预应力柔性长锚杆构建了高强度和高刚度的顶板厚层锚固结构,充分调动顶板更深处围岩参与承载,降低了顶板应力释放幅度,提高了巷道抗变形能力;锚杆初始预紧力越高,锚杆反应越灵敏,对围岩的支护作用越及时,进而抑制裂隙的扩展。经冲击动载实验表明,顶板薄层锚固结构被强动载瞬间冲垮,呈整体“刀切”型破坏,而厚层锚固结构具有较强的抗冲击特性,其巷帮先被冲垮带动顶板发生“扇形”整体性下沉,围岩完整性得到有效保持,确保了煤巷的安全。(7)研制了不受巷高限制且实现旋转式快速安装的柔性锚杆。经多工况实验分析,确定了影响柔性锚杆力学性能的锁紧套管参数,锚杆峰值力超过330 k N,延伸率达到5%,具有良好的承载能力和延展性能;揭示了柔性锚杆在长期载荷和循环载荷作用下的力学特征和破坏机制,验证了柔性锚杆在不同淋水环境、不同安装角度等特殊井下环境的可靠性,并在三种复杂条件巷道中进行了推广应用。(8)在葫芦素和门克庆煤矿两个典型煤岩复合顶板巷道中开展厚层锚固系统的工程验证,巷道掘进速度提高了60%,尤其是门克庆煤矿,创下了深井大断面煤岩复合顶板巷道单巷单排单循环月进1040 m的掘进纪录;同时,显着提升了巷道控制效果,将顶板裂隙降至0.8 m以内,煤帮变形也得到根本改善,为类似条件巷道的推广应用提供了有力参考。该论文有图159幅,表28个,参考文献175篇。
二、不同围岩条件下锚杆支护参数研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、不同围岩条件下锚杆支护参数研究(论文提纲范文)
(1)围压作用下锚杆锚固性能及其影响因素研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 实验室和现场试验研究 |
1.2.2 理论研究 |
1.2.3 数值模拟研究 |
1.3 存在的问题 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 研究方法与技术路线 |
1.5.1 研究方法 |
1.5.2 技术路线 |
2 树脂锚杆锚固性能理论研究 |
2.1 树脂锚杆荷载传递基础 |
2.1.1 锚杆锚固力的划分 |
2.1.2 锚杆载荷传递介质及方式 |
2.2 拉拔载荷下树脂锚杆应力传递规律分析 |
2.2.1 选取理论模型 |
2.2.2 锚固界面载荷传递分析 |
2.2.3 算例分析 |
2.3 树脂锚杆锚固性能影响因素分析 |
2.3.1 拉拔载荷对锚固段应力分布的影响 |
2.3.2 锚固长度对锚固力的影响 |
2.3.3 锚固体直径对锚固效果的影响 |
2.3.4 围压对锚固性能的影响 |
2.4 本章小结 |
3 锚杆围压拉拔试验系统开发 |
3.1 锚杆拉拔试验系统研究现状 |
3.2 锚杆围压拉拔试验系统 |
3.2.1 试验系统工作原理 |
3.2.2 加载系统 |
3.2.3 监测系统 |
3.2.4 控制系统与数据采集系统 |
3.3 锚杆围压拉拔试验系统的安装与调试 |
3.3.1 试验台的安装 |
3.3.2 围压加载系统调试 |
3.3.3 拉拔加载系统调试 |
3.3.4 围压拉拔试验系统综合调试 |
3.4 本章小结 |
4 锚杆围压拉拔试验材料力学性能测试 |
4.1 试验材料的准备及其力学性能测试 |
4.1.1 不同强度等级砂浆试块配合比试验 |
4.1.2 不同强度水泥砂浆试块单轴抗压强度测试 |
4.1.3 不同直径锚杆的力学性能测试 |
4.2 锚固体试样的制作 |
4.2.1 试样制作模具 |
4.2.2 围岩试样的制作 |
4.2.3 锚杆的锚固 |
4.3 本章小结 |
5 围压作用下树脂锚杆锚固性能实验室研究 |
5.1 试验方案 |
5.2 围压对树脂锚杆锚固性能的影响 |
5.2.1 不同围压下树脂锚杆锚固性能测试 |
5.2.2 不同围压下锚杆拉拔试验结果与分析 |
5.2.3 低围压巷道树脂锚杆锚固性能试验研究 |
5.3 锚杆直径对树脂锚杆锚固性能的影响 |
5.3.1 不同直径树脂锚杆拉拔测试 |
5.3.2 不同锚杆直径的试验结果与析 |
5.4 锚固长度对树脂锚杆锚固性能的影响 |
5.4.1 不同锚固长度树脂锚杆拉拔测试 |
5.4.2 不同锚固长度的试验结果分析 |
5.5 围岩强度对锚杆锚固性能的影响 |
5.5.1 不同围岩强度树脂锚杆拉拔测试 |
5.5.2 不同围岩强度的试验结果与析 |
5.6 本章小结 |
6 主要结论及展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(2)深井斜顶巷道围岩稳定特征及全锚支护机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
注释说明清单 |
1 绪论 |
1.1 选题背景 |
1.2 课题研究的目的和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 全长锚固锚杆轴力和剪应力分布规律研究现状 |
1.3.2 不同巷道断面围岩稳定性研究现状 |
1.3.3 现存的问题 |
1.4 研究内容和研究方法 |
1.5 创新点 |
2 围岩稳定性分析力学模型及锚杆轴力计算模型 |
2.1 斜顶巷道围岩稳定性分析模型 |
2.1.1 巷道外域到单位圆内的共形映射函数求解算法 |
2.1.2 复位势函数的求解 |
2.1.3 斜顶巷道围岩应力及应力集中系数分布求解 |
2.1.4 斜顶巷道围岩应变分布求解 |
2.1.5 斜顶巷道围岩位移求解 |
2.1.6 采煤工作面影响效应 |
2.1.7 掘进工作面影响效应 |
2.1.8 围岩稳定指数 |
2.2 锚杆工作阻力计算模型 |
2.2.1 锚杆塑性本构关系 |
2.2.2 锚杆工作阻力求解 |
2.2.3 锚杆工作阻力的近似解法 |
2.3 全长锚固锚杆轴力和杆体剪应力计算模型 |
2.3.1 托盘对围岩的影响效应 |
2.3.2 计算锚杆轴力和剪应力力学模型的建立 |
2.3.3 计算锚杆轴力和剪应力力学模型的求解 |
2.4 锚索对围岩作用的分析模型 |
2.5 小结 |
3 力学模型关键参数确定及分析 |
3.1 实验巷道概况 |
3.1.1 17102(3)工作面地质概况及顶底板力学参数 |
3.1.2 17102(3)工作面运输顺槽支护参数 |
3.2 普通锚杆和高强锚杆本构关系 |
3.3 采动应力影响效应 |
3.3.1 采煤工作面影响效应 |
3.3.2 掘进工作面影响效应 |
3.4 不同强度准则条件下实验巷道围岩稳定指数分布规律 |
3.5 共形映射函数求解算法性能分析 |
3.5.1 采样点数对算法性能的影响规律 |
3.5.2 级数阶数对算法性能的影响规律 |
3.5.3 算法的统计特征 |
3.5.4 斜顶巷道共形映射函数求解 |
3.6 小结 |
4 深井斜顶巷道围岩稳定特征分析及全长锚固锚杆支护机理研究 |
4.1 深井斜顶回采巷道围岩稳定特征分析 |
4.1.1 实验巷道围岩稳定特征分析 |
4.1.2 侧压系数对深井斜顶回采巷道围岩稳定特征的影响规律 |
4.1.3 剪应力系数对深井斜顶回采巷道围岩稳定特征的影响规律 |
4.1.4 采动应力对深井斜顶回采巷道围岩稳定特征的影响规律 |
4.2 深井斜顶回采巷道锚杆工作阻力演化规律 |
4.2.1 预紧力和锚固长度对巷帮中部高强锚杆工作阻力的影响规律 |
4.2.2 预紧力和锚固长度对巷角处高强锚杆工作阻力的影响规律 |
4.2.3 预紧力和锚固长度对普通锚杆工作阻力的影响规律 |
4.2.4 讨论 |
4.3 全长锚固锚杆轴力及杆体剪应力演化规律 |
4.3.1 深井斜顶回采巷道掘进期间锚杆应力演化规律 |
4.3.2 工作面回采期间锚杆应力演化规律 |
4.4 不同锚固形式锚杆支护下采动巷道围岩稳定指数分布规律 |
4.5 小结 |
5 全长锚固锚杆轴力分布规律及其支护效果验证 |
5.1 现场数据观测方案 |
5.2 深井斜顶回采巷道表面位移观测结果 |
5.3 深井斜顶回采巷道深部位移观测结果 |
5.4 锚杆轴力观测结果 |
5.4.1 掘进期间锚杆轴力演化规律 |
5.4.2 回采期间锚杆轴力演化规律 |
5.5 小结 |
6 结论 |
6.1 主要结论 |
6.2 存在的问题及展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(3)锚杆的抑损止裂效应分析及锚固界面的剪切滑移模型(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 全长锚固锚杆加固工程解析解研究 |
1.3.2 全长锚固锚杆的理论解析力学模型 |
1.3.3 全长锚固锚杆的数值模拟研究 |
1.3.4 端锚加固工程解析解研究 |
1.3.5 锚杆的抑损止裂效应及锚固界面损伤的剪切滑移模型 |
1.4 目前研究存在的问题 |
1.5 本文研究内容与研究方法及技术路线 |
1.5.1 本文研究内容与研究方法 |
1.5.2 技术路线 |
1.6 主要创新点 |
2 地下工程中全长锚固锚杆的抑损止裂效应分析 |
2.1 概述 |
2.2 全长锚杆锚固地下工程抑损止裂解析解 |
2.2.1 锚杆加固后的围岩等效物理力学参数 |
2.2.2 锚固前后损伤变量的定义及演化方程 |
2.2.3 锚杆调动围岩自承载能力系数 |
2.2.4 锚杆调动围岩自承载能力系数的计算 |
2.3 算例分析 |
2.3.1 对比分析 |
2.3.2 围岩参数分析 |
2.4 本章小结 |
3 围岩损伤对全长锚固锚杆受力的影响 |
3.1 概述 |
3.2 围岩损伤影响下的巷道全长锚杆受力分析 |
3.2.1 损伤变量的定义及演化方程 |
3.2.2 考虑围岩损伤的圆形巷道解析解 |
3.2.3 全长锚固锚杆受力分析 |
3.3 算例分析 |
3.3.1 脆性损伤下算例分析 |
3.3.2 连续损伤下的算例分析 |
3.4 本章小结 |
4 地下工程中端头锚固锚杆的抑损止裂效应分析 |
4.1 概述 |
4.2 端锚加固地下工程的等效方法 |
4.3 端锚加固地下工程的损伤演化方程 |
4.4 端锚锚固地下工程解析解 |
4.4.1 端锚锚固端处在弹性区 |
4.4.2 端锚锚固端处在塑性区 |
4.5 工程案例分析 |
4.6 本章小结 |
5 锚喷支护在围岩损伤影响下的加固效应 |
5.1 概述 |
5.2 四种锚喷模型 |
5.2.1 高锚固力情况下的锚喷力学模型 |
5.2.2 低锚固力情况下的锚喷力学模型 |
5.2.3 锚固力不稳定情况下的锚喷力学模型 |
5.2.4 高锚固力情况下一根锚杆脱出的锚喷力学模型 |
5.3 工程案例分析 |
5.3.1 四种模型的对比分析 |
5.3.2 工程案例一 |
5.3.3 工程案例二 |
5.4 本章小结 |
6 锚索(杆)在边坡治理工程的止裂效应分析 |
6.1 概述 |
6.2 裂纹的应力场分析 |
6.2.1 张开(Ⅰ)型裂纹的锚固前后应力场分析 |
6.2.2 滑移(Ⅱ)型裂纹的锚固前后应力场分析 |
6.2.3 锚索锚固力随时间损失的模型 |
6.2.4 Ⅰ型裂纹的锚固应力分析 |
6.2.5 Ⅱ型裂纹的锚固应力分析 |
6.3 顺层岩质边坡后缘张裂缝的锚固止裂分析 |
6.3.1 锚固力作用下的临界深度分析 |
6.3.2 工程实例分析 |
6.4 其余不利情况下的岩质边坡后缘张裂缝锚固止裂分析 |
6.4.1 周边修筑建筑工程的影响 |
6.4.2 周边地下工程爆破的影响 |
6.4.3 预应力锚索预应力随时间损失的影响 |
6.5 经典案例-湖北秭归链子崖T11 张裂缝锚固止裂分析 |
6.6 岩质边坡危岩锚固的止裂分析 |
6.6.1 锚索锚固下的危岩稳定性断裂力学分析方法 |
6.6.2 工程案例分析 |
6.7 细长岩层层状边坡的锚固止裂分析 |
6.7.1 细长层状边坡的力学模型研究概述 |
6.7.2 锚固软岩细长直立层状边坡的止裂模型 |
6.7.3 直立层状边坡锚固止裂算例 |
6.7.4 锚固细长顺层岩质边坡的止裂模型 |
6.7.5 顺层边坡溃屈弯曲工程案例 |
6.8 本章小结 |
7 考虑锚固界面损伤的剪切滑移模型 |
7.1 概述 |
7.2 FRP锚杆第一界面损伤剪切滑移模型 |
7.2.1 FRP锚杆第一界剪切滑移模型概述 |
7.2.2 FRP筋锚杆拉拔过程中剪切刚度变化规律 |
7.2.3 FRP筋锚杆的损伤剪切滑移模型 |
7.2.4 模型应用-基于荷载传递法的锚杆传力分析 |
7.2.5 试验与算例分析 |
7.3 锚杆第一界面完全解耦的三参数WEIBULL统计损伤剪切滑移模型 |
7.3.1 第一界面完全解耦的剪切滑移模型概述 |
7.3.2 第一界面完全解耦的统计损伤剪切滑移模型 |
7.3.3 案例验证与分析 |
7.3.4 参数分析 |
7.4 高温影响下的第一界面修正WEIBULL统计损伤剪切滑移模型 |
7.4.1 高温影响下的第一界面剪切滑移模型概述 |
7.4.2 改进的修正Weibull热损伤锚固第一界面剪切滑移模型 |
7.4.3 模型验证与算例分析 |
7.5 锚杆锚固第二界面统计损伤力学模型 |
7.5.1 概述 |
7.5.2 工程案例验证分析 |
7.6 模型应用-锚筋低应力脆断裂分析 |
7.7 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(4)大跨隧道预应力锚固体系协同支护机理及其应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 大跨隧道建设技术研究现状 |
1.2.2 隧道围岩锚固支护理论研究现状 |
1.2.3 锚杆及锚索承载特性研究现状 |
1.2.4 锚杆-锚索支护技术研究现状 |
1.3 研究中存在的问题 |
1.4 研究内容 |
1.5 研究方法及技术路线 |
1.5.1 研究方法 |
1.5.2 技术路线 |
2 预应力锚固单元体力学特性 |
2.1 预应力锚固支护形式 |
2.1.1 预应力锚杆、锚索构造 |
2.1.2 预应力锚杆-锚索支护形式 |
2.1.3 预应力锚固单元体 |
2.2 预应力锚杆锚固单元体 |
2.2.1 力学模型及承载特性 |
2.2.2 锚杆预应力主动支护特性 |
2.2.3 荷载形式对锚杆支护特性的影响 |
2.2.4 锚杆应力叠加特性 |
2.3 预应力锚杆-锚索复合锚固单元体 |
2.3.1 力学模型及承载特性 |
2.3.2 锚杆及锚索预应力主动支护特性 |
2.3.3 荷载形式对锚杆-锚索支护特性影响 |
2.4 本章小结 |
3 预应力锚固体系协同支护解析方法 |
3.1 预应力锚杆-锚索支护模型 |
3.1.1 模型基本假定 |
3.1.2 锚杆、锚索支护滞后效应及本构模型 |
3.1.3 围岩本构模型 |
3.2 模型解析及验证 |
3.2.1 工况2 解析 |
3.2.2 工况3 解析 |
3.2.3 工况A~C解析 |
3.2.4 解析模型验证 |
3.3 锚固体系支护参数匹配协同效应分析 |
3.3.1 预应力及锚杆、锚索截面积分析 |
3.3.2 锚杆、锚索长度及支护密度分析 |
3.3.3 围岩应力状态分析 |
3.3.4 围岩特性曲线 |
3.4 本章小结 |
4 预应力锚杆-锚索协同支护力学行为现场试验研究 |
4.1 现场试验方案 |
4.1.1 隧道断面及围岩条件 |
4.1.2 隧道支护形式及开挖方法 |
4.1.3 测点布置及试验内容 |
4.2 预应力锚杆支护力学行为 |
4.2.1 锚杆自由段支护力试验结果 |
4.2.2 锚杆自由段支护力损失规律 |
4.2.3 预应力锚杆中性点分布特性 |
4.2.4 锚杆端部支护力试验结果 |
4.2.5 预应力锚杆支护力演化规律 |
4.3 预应力锚索支护力学行为 |
4.3.1 预应力锚索支护力试验结果 |
4.3.2 锚索支护力损失及发展过程 |
4.3.3 预应力锚索支护力演化规律 |
4.4 本章小结 |
5 预应力锚杆-锚索分区协同支护效应 |
5.1 大跨隧道围岩复合结构特性 |
5.1.1 隧道围岩复合结构特性 |
5.1.2 大跨隧道围岩复合结构分区 |
5.2 预应力锚杆-锚索分区协同承载机理 |
5.2.1 锚杆、锚索承载机理及耦合特性 |
5.2.2 锚固体系分区协同调动围岩承载机理 |
5.3 大跨隧道锚杆-锚索分区协同支护力学特性 |
5.3.1 数值模型及锚固支护形式 |
5.3.2 围岩结构及分区承载机制 |
5.3.3 锚固分区及支护刚度和强度效应 |
5.3.4 围岩质量及隧道跨度影响 |
5.4 本章小结 |
6 预应力锚固体系协同支护评价设计方法及工程应用 |
6.1 预应力锚固体系协同支护评价方法 |
6.1.1 协同支护评价指标 |
6.1.2 协同支护评价标准 |
6.1.3 锚杆-锚索支护参数修正措施 |
6.2 预应力锚固体系协同支护设计方法 |
6.3 工程应用 |
6.3.1 锚固体系设计实例分析 |
6.3.2 锚杆-锚索协同支护力学状态 |
6.3.3 大跨隧道围岩及初支结构响应 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录 A 预应力锚固体系协同支护解析解 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)复合岩体穿层锚杆锚固力学机理及应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容及技术路线 |
1.4 主要创新点 |
2 复合岩体穿层锚杆拉拔载荷传递模型 |
2.1 锚杆拉拔载荷传递力学模型 |
2.2 锚固界面非线性剪切滑移模型 |
2.3 单层岩体锚杆拉拔载荷传递模型 |
2.4 复合岩体穿层锚杆拉拔载荷传递模型 |
2.5 本章小结 |
3 软硬组合复合岩体锚杆拉拔试验研究 |
3.1 锚固材料力学性能测试 |
3.2 复合岩体锚杆拉拔试验设计 |
3.3 单层岩体短锚拉拔特性 |
3.4 单层岩体锚杆拉拔特性 |
3.5 复合岩体锚杆拉拔特性 |
3.6 本章小结 |
4 软硬组合复合岩体锚固承载特性研究 |
4.1 单层岩体锚固界面渐进失效全历程分析 |
4.2 软硬组合两层岩体锚固承载特性 |
4.3 软硬组合三层岩体锚固承载特性 |
4.4 软硬组合多层岩体锚固承载特性 |
4.5 本章小结 |
5 复合岩体离层作用下穿层锚杆受力特征研究 |
5.1 离层作用下锚杆载荷传递模型 |
5.2 离层对锚杆作用的数值模拟方法与验证 |
5.3 软硬组合两层岩体离层作用下穿层锚杆受力特征 |
5.4 软硬组合三层岩体离层作用下穿层锚杆受力特征 |
5.5 软硬组合多层岩体离层作用下穿层锚杆受力特征 |
5.6 离层作用下预应力锚杆受力特征研究 |
5.7 本章小结 |
6 现场工程实践 |
6.1 复合顶板巷道支护参数优化设计方法 |
6.2 工程概况 |
6.3 巷道围岩变形破坏原因 |
6.4 复合顶板巷道支护参数优化设计方案 |
6.5 巷道围岩控制效果 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(6)全长锚固系统力学行为及承载特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 全长锚固系统黏结特性研究现状 |
1.2.2 锚固界面力学行为研究现状 |
1.2.3 全长锚固系统受力特征研究现状 |
1.2.4 存在的主要问题 |
1.3 研究内容及方法 |
第2章 锚固界面力学行为试验研究 |
2.1 锚固界面传力机制 |
2.2 试验材料及方案 |
2.2.1 锚固试件准备 |
2.2.2 试验系统及方案 |
2.3 锚固界面力学行为 |
2.3.1 锚固界面承载特征 |
2.3.2 锚固界面声发射响应特征 |
2.3.3 锚固界面失效特征 |
2.3.4 锚固界面强度准则 |
2.4 本章小结 |
第3章 锚固界面承载机制及影响因素分析 |
3.1 锚固界面承载机理 |
3.2 锚固界面承载性能影响因素分析 |
3.2.1 锚固剂弹性模量对峰值黏结力的影响 |
3.2.2 峰值轴向位移对峰值黏结力的影响 |
3.2.3 峰值剪胀角对峰值黏结力的影响 |
3.2.4 影响因素敏感度分析 |
3.3 锚固界面承载性能强化 |
3.3.1 钢纤维锚固剂作用机理 |
3.3.2 试验材料及方案 |
3.3.3 钢纤维锚固剂对锚固界面力学特性的影响 |
3.3.4 钢纤维锚固剂对锚固界面声发射响应的影响 |
3.3.5 钢纤维锚固剂对锚固界面失效特征的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 不同加载速率下锚固界面力学响应特征 |
4.1 试验设计思路及方案 |
4.1.1 试验设计思路 |
4.1.2 试验方案 |
4.2 加载速率对锚固界面力学特性的影响 |
4.2.1 锚固界面承载性能特征 |
4.2.2 锚固界面局部应变特征 |
4.3 加载速率对锚固界面声发射响应的影响 |
4.3.1 声发射振铃计数特征 |
4.3.2 声发射能量特征 |
4.3.3 声发射峰值频率与幅度特征 |
4.3.4 声发射事件特征 |
4.4 加载速率对锚固界面失效特征的影响 |
4.4.1 锚固界面失效模式 |
4.4.2 锚固界面损伤特征 |
4.5 本章小结 |
第5章 拉拔作用下不同锚固长度锚杆承载特征 |
5.1 拉拔作用下锚固系统渐进失效特征 |
5.1.1 锚固界面受力控制方程 |
5.1.2 锚固系统渐进失效特征分析 |
5.2 拉拔作用下锚固系统承载数值分析 |
5.2.1 数值模型的建立 |
5.2.2 理论分析验证 |
5.3 不同锚固长度锚杆承载特性分析 |
5.3.1 不同锚固长度锚杆拉拔载荷-位移特征 |
5.3.2 不同锚固长度锚杆受力特征 |
5.4 本章小结 |
第6章 锚杆-围岩相互作用下全长锚固系统承载特征 |
6.1 全长锚固锚杆支护特点 |
6.2 锚杆-围岩相互作用下全长锚固系统承载特征 |
6.2.1 巷道围岩位移特征 |
6.2.2 锚杆-围岩相互作用下全长锚固锚杆受力特性 |
6.2.3 全长锚固锚杆受力特征影响因素分析 |
6.3 锚杆-围岩相互作用下全长锚固锚杆承载数值分析 |
6.3.1 数值模型的建立 |
6.3.2 预应力全长锚固锚杆支护的数值实现 |
6.3.3 预应力全长锚固锚杆受力演化特征 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 不足与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(7)多因素影响下深埋洞室锚固围岩稳定性分析及支护优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状及发展动态分析 |
1.2.1 深埋洞室围岩稳定性研究现状 |
1.2.2 深埋围岩变形影响因素研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究方案与技术路线 |
1.4.1 研究方案 |
1.4.2 技术路线 |
2 杆岩耦合下深埋洞室围岩变形研究 |
2.1 预应力锚杆与围岩协调变形力学机制 |
2.1.1 锚杆围岩耦合原理 |
2.1.2 锚杆中性点理论 |
2.1.3 预应力锚杆—围岩相互作用分析 |
2.2 预应力锚杆中性点分析 |
2.2.1 预应力锚杆中性点计算模型的建立 |
2.2.2 预应力锚杆中性点位置分析 |
2.3 锚杆支护条件下洞室围岩弹塑性分析 |
2.3.1 深埋洞室锚固围岩力学计算模型的建立 |
2.3.2 塑性区应力分析 |
2.3.3 弹性区应力分析 |
2.4 锚杆支护条件下洞室围岩变形规律 |
2.5 本章小结 |
3 深埋洞室锚固围岩变形主控因素分析 |
3.1 Hoek—Brown强度准则 |
3.2 单因素对围岩强度参数的影响分析 |
3.2.1 开挖扰动和地质强度指标对围岩强度参数的影响 |
3.2.2 锚杆预应力对围岩强度参数的影响 |
3.3 孔隙水压对围岩变形的影响分析 |
3.4 多因素作用对围岩变形范围的影响分析 |
3.5 多因素影响下洞壁位移分析 |
3.6 本章小结 |
4 多因素影响下深埋洞室锚固围岩稳定性评价 |
4.1 评价方法的选取 |
4.2 模糊综合评价法 |
4.2.1 评判步骤 |
4.2.2 隶属函数确定方法 |
4.2.3 权重分配方法 |
4.3 多因素影响下深埋洞室锚固围岩稳定性评价 |
4.3.1 评价集的建立 |
4.3.2 因素集的建立 |
4.3.3 隶属函数的确定 |
4.3.4 各指标权重的确定 |
4.4 本章小结 |
5 工程应用 |
5.1 工程概况 |
5.2 隧洞围岩稳定性模糊综合评价 |
5.3 初期支护后隧洞围岩变形范围计算 |
5.4 隧洞开挖预留量与锚杆支护参数优化 |
5.4.1 隧洞开挖预留变形量的优化 |
5.4.2 隧洞围岩锚杆支护参数的优化 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士期间发表论文 |
攻读硕士期间获批实用新型专利 |
攻读硕士期间参加的科研项目 |
(8)深部巷道围岩承载结构力学分析与稳定控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 巷道围岩承载结构划分及变形破坏特征研究现状 |
1.3.2 全长锚固锚杆应力传递机理及分布规律研究现状 |
1.3.4 深部巷道支护控制技术研究现状 |
1.3.5 研究现状评述 |
1.4 研究内容 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 研究方法与技术路线 |
2 深部巷道围岩承载结构划分及变形破坏特征分析 |
2.1 深部巷道围岩承载层分层演化规律 |
2.1.1 弹性层 |
2.1.2 塑性硬化层 |
2.1.3 塑性软化层 |
2.1.4 流动层 |
2.2 深部巷道表面变形与深部岩体变形的关系 |
2.3 深部巷道围岩变形规律与支护阻力的关系 |
2.4 影响深部巷道变形破坏的主要因素分析 |
2.4.1 影响深部巷道变形破坏的主要自然因素 |
2.4.2 影响深部巷道变形破坏的主要人为因素 |
2.5 本章小结 |
3 全长锚固锚杆应力分布规律及影响因素分析 |
3.1 围岩变形与全长锚固锚杆轴向位移解析关系分析 |
3.2 全长锚固锚杆应力分布规律分析 |
3.2.1 全长锚固锚杆应力分布计算解析式的推导 |
3.2.2 全长锚固锚杆应力分布规律分析 |
3.3 全长锚固锚杆应力分布规律影响因素分析 |
3.4 本章小结 |
4 全长锚固锚杆应力分布规律及应力场分布特征数值模拟研究 |
4.1 全长锚固锚杆应力分布规律数值模拟研究 |
4.1.1 数值模型建立 |
4.1.2 数值模拟结果分析 |
4.2 全长锚固锚杆应力场分布特征数值模拟研究 |
4.2.1 数值模型建立 |
4.2.2 模拟方案 |
4.2.3 全长锚固锚杆应力场分布特征 |
4.3 本章小结 |
5 千米深井巷道支护设计与优化 |
5.1 工程背景 |
5.2 巷道破坏特征 |
5.3 巷道破坏因素分析 |
5.4 回风石门围岩支护设计优化分析 |
5.4.1 回风石门围岩承载层的划分 |
5.4.2 回风石门支护措施及参数选取 |
5.5 回风石门支护方案合理性分析 |
5.5.1 承载结构力学模型的建立 |
5.5.2 “层-双拱”结构承载强度分析 |
5.6 FLAC~(3D)数值模拟分析 |
5.6.1 FLAC~(3D)数值模型的建立 |
5.6.2 FLAC~(3D)数值模拟结果分析 |
5.7 工业性实验 |
5.7.1 现场工业性实验内容及方案 |
5.7.2 工业性实验结果分析 |
5.8 本章小结 |
6 结论 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(9)煤矿巷道预应力锚杆时效支护理论研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容与技术路线 |
2 时效围岩的内涵与模型构建 |
2.1 时效围岩的内涵 |
2.2 时效围岩机制探究 |
2.3 时效围岩的衡量方法 |
2.4 时效围岩模型建立 |
2.5 时效围岩模型参数分析 |
2.6 时效围岩承载曲线的简化算法 |
2.7 本章小结 |
3 预应力锚杆时效围岩支护机理 |
3.1 预应力锚杆支护与时效围岩的联系 |
3.2 预应力锚杆的计算模型和关键指标 |
3.3 预应力锚杆脱粘失效数值分析 |
3.4 锚杆托盘的变形应力演化规律 |
3.5 时效锚杆的计算方法 |
3.6 本章小结 |
4 时效围岩超级锚杆支护机理研究 |
4.1 超级锚杆支护的内涵 |
4.2 超级支护与时效支护的关系 |
4.3 时效围岩超级支护试验研究 |
4.4 时效围岩超级支护理论分析 |
4.5 超级预应力锚杆支护机理分析 |
4.6 煤矿超级锚杆结构设计与分析 |
4.7 本章小结 |
5 时效围岩模型软件开发与应用 |
5.1 时效围岩软件与理论模型评价 |
5.2 时效围岩软件在孤岛工作面的应用 |
5.3 时效围岩软件在软岩巷道中的应用 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 主要结论与成果 |
6.2 主要创新点 |
6.3 存在的问题及展望 |
参考文献 |
(10)深部巷道煤岩复合顶板厚层跨界锚固承载机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容与方法 |
1.4 技术路线 |
2 煤岩复合顶板巷道变形破坏特征 |
2.1 矿井概况 |
2.2 21205 工作面运输巷概况 |
2.3 地应力测试 |
2.4 围岩物理力学性能测试 |
2.5 煤岩样微观测试 |
2.6 巷道变形特征及控制效果评价 |
2.7 本章小结 |
3 煤岩组合试样力学特性差异及能量耗散过程 |
3.1 数字散斑相关测量方法 |
3.2 实验方案及设备 |
3.3 不同高比煤岩组合试样的力学特性 |
3.4 不同高比煤岩组合试样的应变场演变规律 |
3.5 不同高比煤岩组合试样的能量耗散规律 |
3.6 本章小结 |
4 基于应力释放的煤岩复合顶板巷道渐进破坏规律 |
4.1 关键参数确定及数值模型建立 |
4.2 无支护条件下巷道围岩位移场与裂隙场演化规律 |
4.3 顶煤厚度对巷道围岩稳定性的影响规律 |
4.4 煤岩复合顶板巷道的控制原则 |
4.5 本章小结 |
5 煤岩复合顶板厚层跨界锚固机制 |
5.1 锚固系统研发背景 |
5.2 不同长度锚杆锚固区损伤演化规律 |
5.3 顶板厚层跨界锚固原理及厚层锚固系统研发 |
5.4 巷道支护系统设计及模拟分析 |
5.5 本章小结 |
6 煤岩复合顶板厚层锚固承载作用机制 |
6.1 相似模拟材料力学测试及参数确定 |
6.2 相似模拟实验设计及模型建立 |
6.3 围岩应力演化特征及巷道变形破坏规律 |
6.4 顶板厚层锚固系统的抗冲击特性 |
6.5 本章小结 |
7 跨界长锚固柔化结构设计及多工况力学性能分析 |
7.1 长锚杆适用条件及新型柔性锚杆研发 |
7.2 实验的设备、材料及方法 |
7.3 柔性锚杆关键参数选择及拉伸力学性能研究 |
7.4 长期荷载下柔性锚杆力学特性研究 |
7.5 循环荷载下柔性锚杆力学特性研究 |
7.6 柔性锚杆现场应用研究 |
7.7 本章小结 |
8 工业性试验研究 |
8.1 葫芦素煤矿21205 运输巷典型工程实例 |
8.2 门克庆煤矿3108 运输巷典型工程案例 |
8.3 本章小结 |
9 结论 |
9.1 主要结论 |
9.2 主要创新点 |
9.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
四、不同围岩条件下锚杆支护参数研究(论文参考文献)
- [1]围压作用下锚杆锚固性能及其影响因素研究[D]. 董双勇. 煤炭科学研究总院, 2021(02)
- [2]深井斜顶巷道围岩稳定特征及全锚支护机理研究[D]. 贺凯. 安徽理工大学, 2021(02)
- [3]锚杆的抑损止裂效应分析及锚固界面的剪切滑移模型[D]. 杨钊. 北京交通大学, 2021(02)
- [4]大跨隧道预应力锚固体系协同支护机理及其应用[D]. 罗基伟. 北京交通大学, 2021(02)
- [5]复合岩体穿层锚杆锚固力学机理及应用[D]. 李宁. 中国矿业大学, 2021
- [6]全长锚固系统力学行为及承载特性研究[D]. 杜云楼. 太原理工大学, 2021
- [7]多因素影响下深埋洞室锚固围岩稳定性分析及支护优化研究[D]. 姚尧. 西安科技大学, 2021(02)
- [8]深部巷道围岩承载结构力学分析与稳定控制技术研究[D]. 赵呈星. 安徽理工大学, 2021(02)
- [9]煤矿巷道预应力锚杆时效支护理论研究[D]. 曹俊才. 中国矿业大学, 2020
- [10]深部巷道煤岩复合顶板厚层跨界锚固承载机制研究[D]. 谢正正. 中国矿业大学, 2020