软岩硐室裂隙岩层锚注加固的围岩稳定性分析

论文摘要

软岩硐室是当前煤矿建设中的一个常见的复杂问题,其支护成功与否决定了煤矿的安全与正常生产。要取得这类巷道支护的成功,除了选择合理断面外,选择科学合理的开挖支护形式及参数,是成功支护的关键之所在。因此研究深井软岩硐室的合理支护技术具有非常重要的现实意义。本论文通过理论分析,数值模拟,现场试验监测相结合的方法,研究了能较好的发挥支护承载能力和围岩自承载能力的锚注支护形式,对软岩硐室失稳破坏机理和锚注加固的机理进行了深入系统的研究。首先在理论和实践的基础上,分析了围岩裂隙的分布规律以及硐室开挖过程中围岩应力变化引起的围岩渗透率变化规律,并根据注浆施工统计资料,总结围岩中浆液扩散规律,进一步研究浆液扩散特点及与围岩渗透性之间的关系。本论文研究分析了软岩硐室围岩的变形特征和力学机制,以及锚注中浆液所起到的作用及支护中锚杆可锚性差的原因,进一步分析了注浆锚杆加固围岩的机理,并指出锚注加固中存在的问题及发展方向。论文应用显式有限差分程序FLAC3D对泵房的支护方式进行了数值模拟,通过对几种支护方式下围岩的应力、变形、塑性区的发展等方面的对比,验证了锚注支护在保持围岩稳定性方面的作用。本论文对锚注加固围岩的稳定性进行了分析计算,运用弹塑性理论分析了锚注加固结构弹塑性区的变化规律,根据Misses准则计算了锚注加固结构的极限承载能力,其计算数值远大于维持硐室围岩稳定所需的最小支护阻力。最后总结阐述了影响软岩硐室稳定性的诸多因素及研究相对应措施的根本出发点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文研究的主要内容及其研究方法
• 1.4 本文研究的意义
• 2 硐室围岩裂隙分布及浆液扩散规律的研究
• 2.1 软岩硐室围岩裂隙类型及特征
• 2.2 硐室围岩裂隙分布
• 2.3 围岩应力对渗透性的影响
• 2.4 浆液在围岩中的扩散规律
• 2.5 小结
• 3 硐室锚注加固机理的研究
• 3.1 深井软岩巷道裂隙围岩的变形破坏特征
• 3.2 巷道围岩中锚杆支护失效的机理
• 3.3 注浆对围岩结构及力学特性的影响
• 3.4 注浆锚杆加固围岩的机理分析
• 3.5 锚注加固存在的问题及发展方向
• 3.6 小结
• 4 硐室围岩锚注支护数值模拟
• 4.1 数值模拟软件的选取
• 4.2 数值模拟计算模型建立的原则
• 4.3 硐室围岩锚注数值模拟研究
• 4.4 小结
• 5 锚注支护工程测试分析
• 5.1 现场监测的目的和意义
• 5.2 锚注支护工程监测内容
• 5.3 锚注支护工程监测方案及数据分析
• 5.4 小结
• 6 锚注支护围岩稳定性分析
• 6.1 围岩稳定性分析
• 6.2 围岩稳定性影响因素分析
• 6.3 小结
• 7 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果