破碎围岩梯度支护模型及分级控制研究

针对深部巷道大变形难控制问题,基于深部巷道围岩梯度破坏机理及巷道等强支护理论,进一步提出了围岩梯度支护分级控制原理和屈服破坏判据.针对巷道围岩破碎区,采取锚杆和高强水泥材料加固控制;对围岩塑性区,采取锚索和纳米基水泥材料控制,由此实现基于梯度破坏机理的巷道围岩分级三维承压壳控制.研究结果表明：破碎半径、支护强度以及加固厚度对梯度支护模型的敏感度较大,当r=R₁和r=R_p时,基于围岩梯度破坏的梯度承压壳发生屈服破坏的极限强度分别约为25和15 MPa;理论分析验证加固后的梯度承压壳可以实现破碎区边缘和塑性区围岩的恢复,理论得出最好状态分别能近似恢复至初始状态的52%和95%左右.梯度支护模型和分级控制方法在一定程度上为深部巷道围岩控制提供了理论和实践指导.     

硫酸盐干湿循环下ECC的轴压力学行为

针对干湿循环作用下高延性水泥基材料(ECC)的硫酸盐侵蚀问题,开展了不同侵蚀周期下ECC小尺寸圆柱体试件的单轴压缩试验,从轴压应力-应变曲线、轴压强度、峰值应变、弹性模量和泊松比等多重力学指标的角度研究了受蚀ECC的轴压力学行为.结果表明:侵蚀初期的材料峰值轴向应变逐渐提高,侵蚀后期小幅降低,而径向应变呈先减小后增大趋势;硫酸盐干湿循环作用不会对ECC压应力-应变曲线的初始线性段产生影响,而对曲线的非线性上升段和应力下降段影响显著;随侵蚀周期延长,ECC抗压强度大幅提高,但基材强度未见明显增长;应力下降段中,受侵蚀ECC的应力陡降特征明显区别于侵蚀前ECC的平缓下降;在本文研究的周期范围内,未见硫酸盐侵蚀对ECC弹性模量和泊松比的劣化作用.     

我国煤矿巷道支护理论及技术的现状与发展趋势

巷道支护理论和技术是煤矿岩层控制研究的核心内容。 本文系统梳理了煤矿巷道的代 表性支护理论,从围岩内部、巷道表面和复合控制三个方面详细阐述和分析了巷道支护技术,在 此基础上,探讨了巷道支护下一步可能的研究重点。 在支护理论方面,新奥法、松动圈、围岩强度 强化等理论较为成熟,承压环、强帮强角和等强支护等新理论不断涌现。 支护技术方面,围岩内 部支护包括锚杆(索)、注浆和卸压技术;表面支护主要包括砌碹、金属支架和钢管混凝土支架支 护技术;复合控制主要包括注浆-锚杆(索)、棚-索以及注浆-棚-索复合技术,并重点介绍了新型 的全空间桁架锚索协同控制技术。 总的来看,围岩与支护体的协同作用机制、新支护材料和技术 体系、让压机理和技术以及成熟定量的支护设计方法等仍需深入研究。     

深部不同断面巷道分区破裂形态与围岩结构控制

采用理论分析、现场实测、模拟分析的方法，研究了各向等压条件下等效开挖矩形、直墙半圆拱和圆形断面分区破裂形态及围岩稳定结构。结论：3个断面分区破裂形态不同，矩形断面分区破裂呈“■”状分布，直墙半圆拱断面分区破裂呈多层的“■”状分布，圆形断面分区破裂呈“花瓣”状分布；三个断面位移特征相似，位移等值线浅部呈正立的“鸡蛋壳”形，深部呈“碗”形；支承压力在主破裂面处降低，在最外层主破裂面头部集中，在破裂面之间完整岩层处升高，呈分区集中，“波谷—波峰—波谷”震荡增高的特征向外传播；理想正方形破裂面弦长有a_n+1=2(1/2)a_n(n=1,2,3,4)关系；浅部围岩分区破裂形成后，相当于深部围岩的伪开挖，3个断面均存在多层“■”形围岩承载结构。巷道稳定原理就是促进多层承载结构相互依存，共同承载。具体措施：加密、加粗、加长锚杆(索)支护结构，建立浅部与深部多层承载结构相互联系，在浅部形成稳定锚固体促进深部围岩稳定，主破裂面精准注浆修复围岩破裂面和限制主破裂面滑移。