裂隙岩体在水—岩作用下的损伤机理分析及其加固机理研究

论文摘要

随着我国经济的高速发展,国民经济对能源的需求越来越大,我国的矿井建设又掀起一轮新的高潮,因而深井巷道的裂隙岩体在水—岩作用下的损伤问题凸显更加严重,制约工程实践的发展,并对工程建设形成了严重的安全危害。本文在前人相关研究成果的基础上,从物理、化学和力学方面阐述了水—岩作用对裂隙岩体的损伤效应,并考虑介质场、应力场、化学场和温度场等多场耦合效应,动态的演化及逐渐变异和协调的过程。以渗流力学,损伤力学力学为理论依据,在Oda连续介质渗流模型的基础上,综合考虑裂隙岩体的损伤破坏,得出了裂隙岩体的应力—应变—损伤耦合方程。并应用断裂力学分析锚杆加固裂隙尖端裂纹的强度因子,且在分析裂隙岩体锚注加固力学特征的基础上,运用连续介质的弹塑性理论,借鉴前人的研究经验,同时考虑锚杆和注浆因素对节理面力学特性的影响,推导锚注节理的强度公式和锚注节理切向的本构方程。同时分析了深埋巷道衬砌水荷载作用机理,对在未注浆和注浆条件下的应力、应变和位移计算进行比较,得出在水压力作用下的深埋巷道,在允许开挖后一定变形的情况下采取有效的锚注支护后,注浆范围和注浆质量对裂隙围岩的应力应变的影响。最后采用岩土工程常用的FLAC-3D数值模拟软件,对裂隙岩体的锚注加固机理进行分析,研究锚注支护对裂隙岩体稳定性的影响效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题研究的工程背景和目的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容与研究思路
• 2 水—岩作用对岩体的损伤效应
• 2.1 水—岩作用对岩体损伤物理效应
• 2.2 水—岩作用对岩体损伤化学效应
• 2.3 水—岩作用对岩体力学损伤效应
• 2.4 水—岩作用对岩体损伤机理综合分析
• 2.5 小结
• 3 水—岩作用中裂隙岩体渗流—应力—损伤耦合
• 3.1 渗流—应力耦合作用的基本方程
• 3.2 岩体渗流—应力耦合模型
• 3.3 裂隙岩体渗流—应力—损伤耦合机理分析
• 3.4 小结
• 4 锚注支护对裂隙岩体的加固机理分析
• 4.1 注浆对裂隙岩体加固机理分析
• 4.2 锚杆对裂隙岩体加固机理分析
• 4.3 锚注联合支护对裂隙岩体加固作用机理分析
• 4.4 小结
• 5 深埋巷道衬砌水荷载作用机理及计算方法
• 5.1 深埋巷道衬砌水荷载的作用机理
• 5.2 巷道未注浆围岩衬砌水荷载作用机理分析
• 5.3 锚注支护与围岩共同作用分析
• 5.4 小结
• 6 裂隙岩体锚注加固数值模拟
• 6.1 FLAC-3D软件简介
• 6.2 裂隙岩体锚注加固数值模拟计算模型的建立
• 6.3 锚注支护参数影响因素分析
• 6.4 裂隙岩体加固模型分析
• 6.5 裂隙岩体锚注支护数值计算结果分析
• 6.6 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 本文主要结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要成果
• 参考文献