软硬岩层互层巷道顶板稳定性分析

摘要

该文首先描述了层状岩体的工程地质特征,着重分析层状岩体的软弱夹层、泥化夹层、层间裂隙、切层裂隙、变形和力学特性.然后把层状岩体看作横观各向同性介质,在三维快速拉格朗日算法基础上,采用三维显式有限差分法程序对各类结构层面发育、软硬互层层状项板的破坏特征、挠度与下沉特征、应力变化等规律进行了计算机三维数值模拟.主要研究成果如下:①根据煤系地层的结构特征及其对巷道围岩稳定性的影响,提出层状岩体的分类依据,并分成五大类.②在垂直应力不变,不断改变水平应力的条件下,分析各类软硬岩互层顶板的应力、变形、破坏规律.③把层厚分成薄、中、厚,分析层厚对各类软硬岩互层项板的应力、变形、破坏规律.④在巷道高度恒为4m时,改变巷道宽度,分析巷道宽度各类软硬岩互层顶板的应力、变形、破坏规律.这一研究将对软硬互层岩体中巷道围岩的稳定性及其锚固方式与锚固参数的选择提供理论依据.同时,使大家对这种岩体的力学行为有一个更深刻的认识,以便更好地发展中国地下工程事业.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1前言

1.2层状岩体的研究现状

1.2.1层状岩体的介质理论

1.2.2砌体梁结构力学模型与关键层理论

1.2.3层状岩体的强度理论

1.2.4其它方面

1.3本文的研究内容、方法和意义

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法

1.3.3研究的意义

第二章层状岩体工程地质特征及其分类

2.1层状岩体中的软弱夹层和泥化夹层

2.1.1着重于变形分析的软弱夹层和软弱岩层

2.1.2着重于稳定性分析的泥化夹层

2.2层状岩体中的层间裂隙和切层裂隙

2.2.1层状岩体中裂隙的调查研究

2.2.2层间裂隙的工程地质评价

2.2.3切层贯通性长大裂隙的工程地质评价

2.3层状顶板的变形及力学特征

2.3.1岩梁变形及顶板离层变形机理

2.3.2层状岩体的当量力学参数

2.4层状岩体的岩性组合及其分类

2.4.1分类依据

2.4.2层状岩体的分类

2.5本章小结

第三章数值计算的建模原理

3.1有限差分法建模原理

3.1.1混合离散方法

3.1.2时域内有限差分的应用

3.1.3本构方程

3.1.4虚功原理

3.2层状顶板的建模原理

3.2.1本构关系

3.2.2屈服准则

3.3本章小结

第四章软硬互层巷道顶板稳定性数值模拟研究

4.1模型条件

4.2应力状态对软硬互层顶板稳定性影响

4.2.1薄层状软硬岩互层顶板(模型1，2)的模拟结果

4.2.2中厚层状软硬岩互层顶板(模型3、4)的模拟结果

4.2.3厚层状软硬岩互层顶板(模型5、6)的模拟结果

4.3层厚厚度对软硬互层顶板稳定性影响

4.3.1层厚对顶板破坏特征的影响

4.3.2层厚对顶板下沉特征影响

4.3.3层厚对顶板应力变化影响

4.4断面尺寸对软硬互层顶板稳定性影响

4.4.1断面尺寸对顶板破坏特征影响

4.4.2断面尺寸对顶板挠度特征影响

4.4.3断面尺寸对顶板应力变化影响

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献

致谢

作者在硕士期间发表的文章和参加的项目