论文摘要
本文结合国家自然科学基金重大项目“深部岩体力学基础研究与应用”子课题：“深部多相多场耦合作用及其灾害发生机理与防治”，以及贵州开阳磷矿深部开采巷道支护优化方案研究，对深部岩体力学参数及地应力进行研究，并将研究成果应用于深井巷道支护方案优化研究的分析当中。首先，对破坏的马路坪矿巷道进行了现场调查，记录各段巷道破坏的具体地段、破坏程度及破坏特征，分析巷道支护出现问题的各方面原因。在现场采集典型岩体的岩块并加工成岩石试样，在实验室进行了岩石试样的物理力学性质分析，对矿体下盘布置巷道的页岩的应力-应变曲线做了详细分析。同时，在矿山进行现场调查，对贵州开阳磷矿产生破坏的典型巷道进行现场收敛位移观测，并对观测记录进行分析。综合应用神经网络理论、混沌优化方法以及反演理论，通过记录的位移值反分析出了该水平面的原岩初始地应力及相关的力学参数。将反分析得出的初始地应力与用经验公式计算的地应力值进行比较，结果显示两者有显著不同，从而说明经验公式有其局限性，要在工程中针对具体情况计算出地应力。用经验公式和工程类比方法确定马路坪矿运输巷道的支护参数，在此基础上提出对现有支护方案的改进方案。将分析出的该水平面的原岩初始地应力及相关的力学参数应用于巷道支护方案的优选研究中，用FLAC3D有限差分程序对巷道原来的支护方案、改进后的一种支护方案进行比较计算，得出改进的支护方式的显著优点。每种模拟都计算了巷道开挖后围岩的应力分布、位移和变形情况。把提出的四种改进支护方案进行数值模拟比较，推荐出两个方案进行现场试验，根据现场效果并考虑支护的成本后从中可选出最优方案作为最终方案。通过对巷道的数值模拟和计算可知，深部岩体承受较高的地应力，其支护参数的不同将会产生不同的效果。针对数值计算和现场试验各自存在的不足，把两者结合起来考虑，以选出最有利的支护方法。本文结合具体工程开展研究。首先进行现场调查、现场监测和室内试验，再对调查和试验结果进行理论分析。针对分析结果，有针对性地提出技术解决方案以指导现场施工。本文的研究成果对工程实践有理论指导意义和工程实用价值。
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摘要ABSTRACT目录第一章 绪论1.1 引言1.2 国内外对软岩工程的研究状况1.3 课题来源及研究意义第二章 工程概况2.1 工程概况2.2 马路坪巷道破坏的主客观原因2.2.1 巷道破坏的客观原因2.2.2 巷道破坏的主观原因第三章 矿岩力学性质测试及巷道位移观测3.1 矿岩实验室物理力学性质参数测定3.1.1 现场取样及试件加工简介3.1.2 测试内容3.1.3 矿岩试件测试3.1.4 矿岩试件测试结果3.1.5 小结3.2 地下铜室位移测定3.2.1 地下铜室位移量测方法3.2.2 巷道断面收敛位移监测方案3.2.3 巷道表面位移监测结果及分析3.3 本章小结第四章 地应力混沌优化反分析4.1 地应力位移反分析方法概述4.1.1 反演方法简介4.1.2 地应力位移反分析方法国内外应用状况4.2 神经网络方法简介及应用4.2.1 神经网络系统理论简介4.2.2 神经网络算法的学习过程4.3 混沌理论简介及应用4.3.1 混沌理论简介4.3.2 混沌理论在自然科学中的应用简介4.4 岩体力学参数混沌优化反分析4.4.1 神经网络映射模型与混沌优化4.4.1.1 神经网络与有限元计算结果的映射模型4.4.1.2 神经网络映射模型权值与阀值的混沌优化4.4.2 巷道岩体力学参数混沌优化反分析4.4.3 开磷马路坪矿位移反分析结果4.5 本章小结第五章 巷道支护方案选择及数值模拟5.1 巷道支护方案选择5.1.1 巷道围岩控制原则及主要途径5.1.2 锚杆支护参数的选择5.1.3 混凝土参数的选择5.1.4 钢筋网参数的选择5.1.5 支护方案参数的确定5.2 数值模拟软件选择及应用现状5.2.1 数值模拟软件国内外研究概况5.2.2 数值模拟方法评价5.2.3 数值模拟方法的选择5.3 马路坪矿巷道支护数值模拟方案5.3.1 数值模拟模型的选择5.3.1.1 数值模拟模型的形状选择及网格划分5.3.1.2 屈服强度准则的选择5.3.1.3 模拟参数的选取5.3.2 巷道开挖后围岩应力与变形分析5.3.2.1 巷道开挖后围岩应力分布5.3.2.2 巷道开挖后围岩位移分布5.3.2.3 巷道开挖后围岩塑性区分布5.4 本章小结第六章 全文总结及展望6.1 全文总结6.2 本文主要创新点6.3 本文的不足之处和以后需要深入研究的工作参考文献附录致谢攻读硕士学位期间主要研究成果
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