锚固长度对巷道围岩支护作用的数值模拟研究

摘要

岩土支护机制还不完全明确，所用计算模型也是大量简化过的，所以理论、计算方法都不够精确，在定量计算锚杆支护方面存在严重缺陷，只能在理论上解释，与实际的设计有很大误差。因为模型本身的缺点，锚杆加固的实际效果不能较好地表现出来，锚杆支护设计很多时候倾向于经验类比。岩土锚固理论的研究远远跟不上工程实践，束缚了锚杆支护技术的发展应用，甚至还会引起严重的工程事故。锚杆支护成功与否，在于锚杆支护的方法和参数是否有效，目前巷道安全控制亟待解决的问题便是如何保持围岩的稳定。因此，研究巷道锚杆支护具有特殊意义和实用价值，也是为巷道支护方式的选择及支护技术的发展提供合理判据的基础。明确锚固围岩失效机理、分析锚杆的锚固特性以及选取恰当的数值模拟计算方法都是研究锚杆锚固的重点。
　　本文在已有试验、理论的基础上，通过数值模拟及现场试验的综合方法，探讨了巷道顶板、两帮锚固失效的原因，并对端头锚固锚杆，全长锚固锚杆的受力特点，锚固特性进行了分析，以单根和群锚两种形式数值模拟了端头锚固、加长锚固以及全长锚固的支护作用。通过对模拟结果对比发现全长锚固的支护效果相对较好，兼有端头锚固的优点，增加了对围岩离层及错动的敏感度。
　　在顾桥矿区进行井下工业性试验，对全长锚固状态下锚杆受力以及移动变形情况进行了监测。矿压监测数据表明:全长锚固锚杆对岩体的支护是全面的，它不仅改善了锚杆的支护效果，而且还保障了巷道岩体的稳定性，能有效控制围岩变形，相对更有市场发展性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的来源及研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 锚杆支护理论概况

1．2．2 锚杆锚固机理研究概况

1．3 存在的问题

1．4 研究的内容及方法

1．5 研究的技术路线

2 锚固围岩破坏机理及锚固作用研究

2．1 锚杆失效的形式

2．2 锚固两帮破坏特征及锚固作用研究

2．2．1 破坏特征

2．2．2 两帮破坏机理

2．2．3 巷道两帮锚固作用研究

2．3 锚固顶板破坏及锚固作用研究

2．3．1 破坏特征

2．3．2 顶板破坏机理

2．3．3 锚固顶板锚固作用研究

2．4 本章小结

3 锚固长度对围岩影响及其锚固特性

3．1 锚固长度的分类及特点

3．1．1 锚固长度划分

3．1．2 不同长度锚杆的特点

3．2 锚固长度对围岩的影响

3．2．1 端头锚固对围岩的影响

3．2．2 全长锚固对围岩的影响

3．3 不同长度锚杆的锚固特性

3．3．1 端头锚固特性

3．3．2 全长锚固特性

3．4 本章小结

4 锚固长度对围岩支护效果的数值分析

4．1 FLAC模拟软件

4．1．1 FLAC简介

4．1．2 计算原理及本构模型

4．1．3 材料屈服准则

4．2 锚固长度对围岩支护效果数值模拟

4．2．1 概述

4．2．2 初始条件与边界条件

4．2．3 单锚模拟分析

4．2．4 群锚模拟分析

4．3 小结

5 现场试验

5．1 工作面工程地质条件及支护情况

5．1．1 工作面地质概况

5．1．2 支护情况

5．2 观测目的、内容和方法

5．2．1 观测目的

5．2．2 观测内容

5．2．3 观测仪器

5．2．4 观测方法

5．2．5 数据处理

5．3 观测结果及分析

5．4 小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间参与科研情况