煤矿巷道围岩松动圈智能预测研究

针对煤矿巷道围岩松动圈厚度值获取难的问题，采用新兴的智能预测方法(自适应神经模糊推理)，在MATLAB6．5平台上开发了集松动圈预测系统创建和应用于一体的智能预测软件．利用该软件对平煤集团十二矿巷道围岩松动圈厚度进行预测，然后与实测值对比，结果显示预测结果与实测值吻合较好，从而验证了本创建的智能预测系统的有效性，它为松动圈值的获取提供了一条新途径。     

大松动圈软岩工程分类及对策

在探讨软岩工程特性的基础上，用定量指标－稳定的围岩松动圈厚度值判定“软岩工程”，进而重点分析其变形机理，提出了分类方法及对策，大量的工程实践已证实其可靠性。     

压力分散型锚索剪应力分布规律的研究

运用弹性理论分析方法，求解出压力分散型锚索锚固段剪应力沿轴向分布情况，并与压力型锚索对比，得出压力分散型锚索应力分布特点。     

深井动压岩巷锚喷网加固研究

深井动压岩巷加固或返修一般根据经验选取金属支架，造成巷迟成本增加、断面变小等。本文根据实测松动圈分析、研究采动次数、岩性对松动圈的影响，并依据松动圈理论设计锚喷网支护参数，进行工业性试验并获得成功，取得了显著的社会、经济效益，对于指导受采动影响巷道加固或返修具有普遍的实践意义。     

基于数字散斑相关法的变形量测软件研制及应用

针对数字散斑相关变形量测应用推广的关键技术问题,自行研制了数字散斑相关变形量测实用软件系统,该系统由图像分析程序PhotoInfor和结果后处理程序PostViewer两大部分组成.PhotoInfor主要通过数字图像相关分析获得观测目标的位移与应变,PostViewer则主要针对PhotoInfor分析结果,进行位移矢量、等值线、云图等可视化分析,以及用于定量分析的数据提取和多种格式的图形批量输出等.利用此软件分析了混凝土材料表面位移矢量与应变场分布.结果表明,混凝土试件在峰值压力前,主要表现为整体压缩,并出现细小裂纹,而在峰值压力后,裂纹逐步扩展为裂隙,局部化特征明显,随着轴向压缩的增加,裂缝两侧位移呈线性增长.     

基于超声波实测的巷道围岩裂缝扩展和强度演变规律研究

基于对山东郓城煤矿巷道围岩体超声波波速的现场持续测试,研究巷道围岩体在开挖过程中裂缝扩展形式及其对围岩强度演变的影响.研究成果表明,巷道围岩体在开挖卸荷和应力分布不断调整的过程中,根据破裂区形成的时空效应,可将巷道围岩体由浅至深分为快速破裂区、渐进破裂区和稳定区.渐进破裂区的动态变化反映了巷道围岩体裂缝扩展的过程,即围岩体的破坏主要以裂缝扩展的单源破裂形式和双源破裂形式进行,且双源破裂是2个或多个破裂源共同作用的结果.围岩的双源破裂增大了围岩体强度衰减的程度,其强度演变曲线与传统研究成果存在一定差异,通过采用FLAC3D软件对强度衰减与不衰减模型进行对比,发现衰减模型后期应力环境更差,围岩承载力弱,对于认识巷道围岩强度分布规律和巷道围岩稳定性控制具有指导意义.     

基于应力场熵的岩石系统状态演化分析

基于热力学第一、二定律和系统理论, 分析了岩石系统状态与熵变关系; 基于岩石系统应力场分布建立了岩石应力场熵计算方法及突变判据; 运用岩石破裂过程分析RFPA对岩样进行了加卸载试验, 得到了不同情况下的岩石应力场熵值并进行了比较分析。结果表明, 基于应力场分布的岩石系统应力场熵值可以反映岩石系统状态演化进程; 随岩石均质程度降低, 岩石应力场熵值减小, 含节理岩石应力场熵值更低; 分析、计算和试验结果一致。     

损伤岩样强度衰减规律及其尺寸效应研究

 损伤岩样的强度衰减规律是岩石力学领域的重要课题。采用一种新的方法预制损伤岩样,对其分别进行单轴和三轴压缩试验,并将结果与近似均质的完整岩样试验结果对比。结果表明,单轴压缩下,损伤岩样除劈裂破坏外还伴随有斜向断裂破坏;随围压的增大,损伤岩样容易在胶结面处出现一种新的近水平破坏。损伤岩样较完整岩样的强度衰减值,随围压的增大而增大,但增长幅度逐渐减小。根据室内试验的结果,借助于PFC数值软件,对损伤岩样单轴强度衰减的尺寸效应进行探究。研究发现,随岩样高径比的增大,单轴强度的衰减值不断减小,但减小的趋势逐渐平缓。提出单轴强度衰减的理论模型 (其中, 为任意损伤岩样的单轴强度衰减值, 为标准损伤岩样的单轴强度衰减值, 为圆柱体岩样的高径比,a和b均为材料参数),所得的理论曲线与试验值吻合得很好。计算得出损伤岩样尺寸为无穷大时,单轴强度衰减的无限趋近值 。     

深井巷道围岩松动圈影响因素实测分析及控制技术研究

对千米深井,按５个水平、不同岩性及是否受采动影响的围岩松动实测分析揭示了松动圈与开采深度、围岩强度、等的关系,进而探讨了深井、松动圈巷道合理控制技术,据此行了工业性试验,取得良好的效果。     

深部巷道围岩锚固结构失稳破坏全过程试验研究

为了探索深部巷道围岩锚固结构从开始承载至整体失稳全过程,揭示围岩内部应力及变形破裂演化规律,以口孜东矿-967 m水平西翼轨道大巷为工程背景,依托自主研制的深部地下工程结构失稳全过程模拟试验系统,结合声发射、电磁辐射、电阻率、数字散斑等多源地球物理信息监测技术,对无支护、锚杆支护及锚杆索支护巷道围岩锚固结构承载特性及变形破裂演化特征进行大尺度物理模型试验研究。试验获得了不同支护锚固结构变形破裂全过程荷载-位移曲线,随着支护强度的增加,荷载-位移曲线应力跌落现象逐渐减弱,而锚固结构峰值承载能力、等效弹性模量和峰值位移分别增加了82. 57%,33. 33%和107. 24%,巷道围岩越容易形成"压力拱"结构效应,抵抗变形的能力逐渐增强;试验过程中,顶板围岩变形量最大,两帮次之,底板最小,锚固结构破坏特征随支护强度的增加由张拉裂纹为主的脆性破坏向剪切滑移为主的塑性破坏转化;多源地球物理信息响应特征与荷载-位移曲线具有良好的耦合关系,随着支护强度的增加,锚固结构内部单位时间破坏次数逐渐减少,电磁辐射强度及脉冲数均逐渐减弱;声发射事件与锚固结构裂纹萌生扩展呈现较好的对应特征,在模型进入非稳定破坏阶段,随着裂纹迅速扩展,声发射活动异常活跃;随着荷载的增加,锚固结构由于裂纹发育趋于松散破裂,视电阻率逐渐升高导致区域导电能力逐渐降低,随着支护强度的增加,锚固结构的高阻区形成时间变大而范围变小。