地应力引起巷道变形破坏规律分析及支护对策研究

摘要

随着我国岩土及地下工程的高速发展，各种工程问题愈演愈烈，由于地下工程的复杂性，地下巷道变形破坏及支护的问题一直是困扰人们的难题，巷道的稳定是保障经济、安全、高效施工的前提，而地应力是引起各种露天和地下岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力，因此研究地应力引起的巷道变形破坏规律与支护对策具有重要战略意义。
　　为了研究地应力引起的巷道变形破坏规律及其支护对策，以湖北兴发集团后坪矿段为工程背景，开展了以下工作：1.查阅国内外关于地应力导致的巷道变形规律以及支护的相关研究成果，对收集的资料进行总结综述；2.现场调研、取样，在室内对各种岩性的岩石进行单轴、三轴、劈裂试验，测定岩石力学参数，并研究岩石破坏机理；3.对不同断面（圆形、直墙圆拱、矩形）的巷道进行围岩应力理论分析，研究巷道变形破坏规律；4.利用FLAC3D对后坪矿段巷道进行数值模拟，研究不同应力场下（侧压系数λ不同）巷道变形破坏规律；5.对后坪矿段巷道支护进行优化设计，提出支护建议。
　　通过研究，得出以下成果：1.后坪矿段岩样普遍具有弹性模量高、弹性变形大、承载力高、变形模量小，塑形不明显的特征，岩样一旦破坏即失去承载力，发出巨大的响声，压碎后呈粉碎状，属于典型的硬脆性岩石；2.岩石的破坏，是其内部微裂纹在受力后扩展贯通形成宏观裂隙的结果，从室内磷块岩破坏现象来看，大多数磷块岩沿白云石和胶磷矿之间的晶界面破坏，说明白云石与胶磷矿之间的晶界面弱于白云石与白云石的晶界面，也弱于胶磷矿与胶磷矿之间的晶界面；3.通过围岩应力理论分析，巷道开挖后从巷道周边到深处依次形成松动区、塑性强化区、弹性变形区、原岩应力区，巷道变形破坏与侧压系数λ、巷道尺寸有关；4.通过对后坪矿段巷道开挖变形的数值模拟，发现对于后坪矿段巷道，在不同应力场（λ=0.25、0.5、0.75、1、1.25、1.5、1.75、2、2.25、2.5、2.75、3）下底板变形大于顶板变形，顶底板变形远大于边帮变形，当λ=0.75时，巷道底板变形最小，顶板变形最大，当λ=1时，巷道底板变形最大，且最大主应力最大值在底板，当λ=2时，巷道顶板位移最小，当λ=3时，最大主应力值最小，且巷道塑性区主要分布在巷道顶底板，随着侧压系数增加，塑性区变化不大；5.对后坪巷道的支护提出了建议：顶底板采用锚网喷支护，并在底板设置“反拱”，边帮采用锚杆+喷射混凝土支护。

目录

第一个书签之前