锚杆加固围岩潜力研究及应用

摘要

传统的锚杆支护理论,其模型大都是经过大量简化而得到的;目前的煤矿巷道锚杆支护中,无论是锚杆支护理论还是现场的锚杆支护设计,都在很大程度上偏离实际.锚杆支护理论方面的研究已经远远落后于工程实践,这种理论落后实践的现实,制约了锚杆支护技术的推广应用;现场的锚杆支护设计大多是经验类比后做出的,存在很大的盲目性.本文在传统锚杆支护理论研究的基础上,根据锚杆与围岩的作用关系,结合前人在锚杆改善锚固体力学参数理论与模型试验研究成果,从复合材料力学和损伤力学的理论角度出发,对锚杆与围岩的关系较全面地进行了锚杆失效系统能量分析、锚杆加固岩体复合增强力学分析和顶板损伤机制分析.在此基础上,定义了锚杆加固岩体稳定性潜力系数(安全系数),初步建立了基于锚杆加固潜力的巷道锚杆支护设计方法.分析了煤矿顺槽的应力环境,把采动应力影响定量表达,分别分析了未受采动影响的回采巷道和受采动影响的回采巷道围岩变形量与护巷煤柱宽度间的关系和不同采动条件下的应力集中系数;讨论了两帮锚固的可控性,分析了帮锚杆加固的力学机理,定义并分析了帮锚杆加固的两个条件.把这种稳定性潜力系数(安全系数)结合数值模拟来实现对复杂应力场下煤矿顺槽的综合分析,结果与实际吻合较好;这种稳定性潜力系数分析对类似巷道稳定性评价与巷道锚杆支护定量设计具有一定的参考价值,为锚杆支护理论与设计研究提供了一种全新的思路和途径.

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3巷道锚杆支护理论及技术现存的主要问题

1.4研究内容及方法

2锚杆改善锚固体力学参数的理论与模型分析

2.1锚杆改善锚固体力学参数的理论分析

2.2锚杆改善锚固体力学参数的模型分析

2.3本章小结

3锚固围岩失稳机理与锚杆加固潜力分析

3.1锚杆失效系统能量分析

3.2锚杆加固岩体的复合增强力学分析

3.3顶板损伤机制分析

3.4锚杆加固顶板稳定性潜力讨论

3.5基于锚杆加固潜力的巷道锚杆支护设计方法

3.6本章小结

4复杂应力场下锚杆加固潜力分析及应用

4.1煤矿顺槽应力环境及采动影响评价分析

4.2两帮锚固可控性的讨论

4.3顺槽的数值模拟与锚固潜力综合分析

4.4本章小结

5主要结论与展望

参考文献

致谢

作者在读硕士期间发表的论文

作者在读硕士期间参与科研情况