论文题目: 基于可靠性的锚杆支护设计理论与应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 采矿工程
作者: 李东
导师: 马云东
关键词: 煤矿巷道,锚杆支护,可靠性设计,改进的蒙特卡罗方法,数值模拟,极限状态分析
文献来源: 辽宁工程技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 锚杆支护在很多矿区得到迅速推广,其结构形式也在不断的推陈出新,但由于缺少对锚杆支护系统中存在的大量不确定性信息或未确知信息的研究,在实际施工中虽然一些矿井对锚杆支护后的巷道进行了观测,但没能从理论上提出科学合理地利用这些数据的模型,更没能很好地起到对后续施工及新开巷道支护设计的指导作用,因此,在当前锚杆支护作用机理尚未完全清晰的前提下,研究合理的锚杆支护设计程序,建立数学与力学相结合、理论分析及数值模拟与工程实测相结合的锚杆支护设计方法,对于推广锚杆支护方式和确保锚杆支护巷道的安全可靠,具有重要的理论意义和实用价值。本文在已有成果的基础上,利用工程软设计理论和结构可靠性理论系统地研究了巷道锚杆支护设计的有关问题,提出了锚杆支护巷道围岩应力与锚杆支护抗力的预测与辩识模型、锚杆支护巷道围岩稳定的基本判据与极限状态方程,改进了蒙特卡罗方法,建立了巷道锚杆支护可靠性计算方法和基于极限平衡的锚杆支护巷道可靠性设计理论。通过本文的研究建立起基于可靠性的巷道锚杆支护动态设计理论,开发出相应的计算机辅助系统,并结合五虎山煤矿实际进行工业试验和验证。
论文目录:
1 绪论
1.1 锚杆支护的发展历史与现状
1.2 现行锚杆支护设计方法及锚杆支护影响因素分析
1.2.1 锚杆支护设计方法综述
1.2.2 锚杆支护影响因素分析
1.3 锚杆支护工程的特点与锚杆支护可靠性设计问题的提出
1.3.1 矿井支护工程的主要特点
1.3.2 锚杆支护可靠性设计问题的提出与发展
1.4 本文研究的主要内容
2 基于极限平衡的锚杆支护巷道可靠性分析理论研究
2.1 锚杆支护巷道可靠性的基本概念
2.1.1 锚杆支护巷道可靠性的概念
2.1.2 锚杆支护巷道可靠性的研究方法
2.1.3 基于可靠性的巷道锚杆支护动态设计方法实施步骤
2.2 锚杆支护巷道围岩稳定判据与准则
2.2.1 锚杆支护巷道变形破坏的主要影响因素分析
2.2.2 锚杆支护巷道围岩稳定的判据及其准则
2.3 锚杆支护巷道极限状态分析
2.3.1 巷道锚杆支护系统的极限状态方程
2.3.2 巷道锚杆支护系统的可靠度与失效率
2.3.3 巷道锚杆支护系统可靠度与失效率的表达方式
2.4 锚杆支护巷道围岩可靠性分析理论研究
2.4.1 锚杆支护巷道顶板可靠性分析
2.4.2 锚杆支护巷道两帮可靠性分析
3 锚杆支护巷道可靠性参数的辩识与仿真
3.1 锚杆支护巷道不确定性分析
3.1.1 主要随机变量的选择
3.1.2 影响支护系统所受荷载的不确定性分析
3.1.3 影响锚杆支护抗力的不确定性分析
3.2 锚杆支护巷道围岩应力分析与锚杆支护抗力的辩识
3.2.1 荷载 S 分布类型辨识
3.2.1.1 回采巷道的荷载分析
3.2.1.2 巷道围岩各类荷载的时间相关性分析
3.2.1.3 围岩荷载效应组合
3.2.1.4 荷载的概率特征值估计
3.2.1.5 荷载概率分布类型识别
3.2.2 锚杆抗力的分布类型辨识
3.2.3 实例分析
3.3 基于统计分析的锚杆支护巷道可靠度方法研究
3.3.1 结构可靠性分析的基本方法
3.3.1.1 中心点法
3.3.1.2 验算点法
3.3.1.3 蒙特卡罗法
3.3.1.4 随机有限元法
3.3.2 改进的蒙特卡罗方法
3.3.2.1 改进的蒙特卡罗方法原理
3.3.2.2 使用改进蒙特卡罗法需要解决的几个问题
3.3.3 岩土参数的统计分析
3.3.3.1 输入参数概率模型的选择
3.3.3.2 随机变量分布的检验
3.3.3.3 几种常见分布的抽样
3.3.4 改进的蒙特卡罗方法计算可靠度的流程分析
4 巷道锚杆支护模糊可靠性研究方法
4.1 锚杆支护巷道模糊因素分析
4.2 巷道锚杆支护系统模糊可靠性模型的建立
5 基于可靠性的巷道锚杆支护动态设计计算机辅助系统与应用
5.1 基于可靠性的巷道锚杆支护动态设计计算机辅助系统的组成
5.2 巷道锚杆支护可靠度计算机软件系统简介
5.3 巷道锚杆支护可靠度计算机软件系统应用实例
5.3.1 巷道锚杆支护顶板可靠度计算
5.3.2 巷道锚杆支护两帮可靠度计算
6 五虎山煤矿9~#进风上山锚杆支护优化设计与实测检验
6.1 矿井与巷道基本概况
6.2 巷道锚杆支护方案与锚杆支护参数初步设计
6.2.1 9~#进风上山锚杆支护可能方案的确定
6.2.2 各方案支护效果模拟与可靠性预测
6.2.2.1 无支护情况下的巷道变形破坏过程
6.2.2.2 巷道在纯锚杆支护情况下的数值模拟
6.2.2.3 巷道在纯锚索支护顶板时的模拟与可靠性预测
6.2.2.4 巷道在锚索+锚杆支护下的模拟与可靠性预测
6.2.2.5 锚杆+锚索支护时不同锚索数量的模拟
6.2.3 巷道锚杆支护初始设计方案与参数的确定
6.3 9~#进风上山矿山压力与岩层移动状况观测与分析
6.3.1 观测目的及观测内容
6.3.2 顶板离曾监测点的设置及观测方法
6.3.3 顶板下沉量测点设置
6.3.4 锚杆阻力检测仪设置
6.3.5 巷道表面相对位移计设置
6.3.6 具体观测周期
6.3.7 观测结果及分析
6.4 观测结果分析与最终方案确定
7 结论与展望
致谢
作者简介
主要参考文献
科技查新报告
发布时间: 2005-08-30
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