软岩最优支护计算方法

根据岩石和围岩的蠕变机理以及软岩流变控制原则，建立了一个软岩最优支护计算方法，它能求出软岩支护的两个重要参数，即最优（小）支护力和围岩最大允许变形量。最优支护可以达到新奥法提出的既安全又经济的最佳支护状态。文中用两个工程实例验证了所提出的方法     

软岩巷道合理支护强度的研究

针对煤矿软岩巷道围岩变形与破坏问题，通过实验研究，确定了有效控制软岩巷道围岩大变形的合理支护强度。并据此研究结果设计了淮南谢桥煤矿极软岩巷道的支护方案与参数。实践证明，研究结果可靠，应用效果良好。     

软弱围岩蠕变损伤机理及合理支护时间的反演分析

基于软弱围岩的蠕变损伤机理，提出了围岩蠕变损伤具有变形损伤与时间损伤耦合效应的观点。运用Burgers模型引入蠕变损伤变量，采用位移反分析方法对圆形巷道的粘弹性变形规律进行研究，得出软岩巷道合理支护时间的确定方法。通过工程实例证明该方法是合理的。     

软岩巷道变形与压力分析、控制及预测

博士学位论文煤炭一直占我国能源的70%以上,在国民经济建设中占有举足轻重的地位。随着煤炭开采越来越向深部发展,矿井软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出。能否解决好软岩巷道的支护问题,是煤炭开采向纵深发展和安全生产的关键,迫切需要对其进行深入的研究和探索。本文系统地论述了软岩的特征及其力学属性、软岩巷道破坏的特点、围岩变形的影响因素和软岩巷道的支护原则及其巷道的维护方法等。从软岩巷道承载机理出发,分析了软岩巷道支护与围岩相互作用机理、锚杆与围岩的最佳匹配强度,并对软岩巷道围岩压力和支架载荷作出了解析分析,为软岩巷道围岩及支护变形控制分析和数值计算奠定了理论基础。本文重点应用矿压理论和非线性有限元方法,探索了软岩巷道支护变形和压力计算的反算法、内外边界元方法和开巷初期临时支护压力预测等新方法。这几种方法避免从正面直接研究问题的复杂性,而是以实测软岩巷道围岩位移(或压力)为依据,利用Hooke-Jeeves优化方法,将计算位移(或应力)向实测位移(或应力)逼近,从而反推算出作用于巷道支护上的围岩压力分布。实现边界罚单元与有限元法的结合,可直接预测开巷初期围岩压力的分布,推导了带有边界罚单元的有限元方程。论文中应用国际上著名的大型有限元分析SAP,ANSY     

软岩支护中钢锚杆的应力松弛模型

软岩工程中的围岩流变是工程支护上最困难的问题,也是造成灾害性事故的主要因素之一,针对这种现象,工程实际中常常用锚杆对软岩进行稳定支护[1]。软岩支护锚杆的设计按照锚杆能提供最佳支护状态的原则进行。所谓最佳状态支护是指锚杆提供的支护能将围岩的蠕变控制在稳定蠕变范围内。要达到这种状态,主要有2种途径：（1）设计锚杆能及时地提供足以使围岩形成稳定蠕变的支护,使围岩尽快形成压缩环;（2）合理设计锚杆支护,使它在恒阻条件下变形,以减少变形给支护带来的附加压力,同时锚杆提供的支护力刚好满足围岩进入稳定蠕变时所需要…     

柳海矿第三系深部软岩巷道耦合支护研究

随着煤炭开采深度的加大,深部工程岩体表现出明显的非线性力学特性,传统理论、方法与技术已经部分或全部失效.深部巷道支护应采用耦合支护.根据柳海矿第三系深部软岩巷道工程实际,分析了深部巷道的特殊的地质条件和巷道的变形力学机制;采用锚网索-柔层桁架的耦合支护方案,确定了支护参数;新方案在现场实施后,支护效果良好.     

巷道围岩最优恒阻支护计算方法

根据岩石和围岩的蠕变机理以及岩石流变控制原则,在实验研究的基础上,提出了新的岩石稳定蠕变准则,并建立起一个岩石最优恒阻支护计算方法。用这一计算方法能求出岩石恒阻支护的重要技术参数,即最优(小)恒阻支护力、围岩最大允许变形量、恒阻U型钢支架的截面积、联接螺栓的预紧力和直径及最优支护力的拧紧力矩。按最优恒阻支护计算方法设计巷道支护,可以达到经济且安全的最佳支护效果。文中应用了课题组近期岩石流变实验研究的结果:应力偏量第三不变量对岩石蠕变影响显著;岩石侧向蠕变的应力阀值比轴向蠕变应力阀值低20%～40%。这些结果的应用使巷道岩石支护的设计更趋于安全。     

软岩巷道围岩流变特性试验研究

流变特性是软岩固有的属性，在长期荷载作用下的软岩巷道支护设计必须考虑岩石的流变特性。针对“三软”煤层巷道围岩大变形、难支护的具体情况，以显德汪矿的主运输大巷为研究对象，进行了三轴压缩流变试验，获得了泥岩的流变参数，从而为下一步的软岩巷道支护设计、施工提供了科学的依据。     

浅析软岩巷道锚网索耦合支护

受采动影响,软岩巷道支护难度较大,从软岩分类及其工程力学特征和软岩巷道锚网索耦合支护策略两方面对软岩巷道锚网索耦合支护进行了探讨,分析了锚网索耦合、最佳支护时间、围岩结构耦合、支护系统耦合等关键问题,为支护方案确定提供理论基础。     

基于FLAC3D的巷道分步开挖支护稳定性模拟研究

针对陈四楼煤矿-850m深部软岩巷道,为研究巷道开挖时和支护后围岩稳定性,本文基于巷道围岩支护理论,采用FLAC~(3D)对巷道围岩进行模拟,锚杆加喷浆支护的方式,提高锚固岩体的稳定性,并对锚喷支护前后的围岩应力和位移变化进行分析。研究表明支护后围岩塑性区范围减小幅度在20%～30%,且最大应力值下降10. 88%;有支护下的围岩位移变形量仅为未支护时围岩位移变形的5. 9%;发现第二次支护对第一次支护具有加固作用,且随着开挖深度及长度的增加,支护体最大应力值和位移值均有所增加。研究工作可为相似深部软岩巷道支护工作提供依据。     

高应力软岩巷道成功实现一次支护的实践探索

通过数值模拟分析技术对高应力软岩巷道在不同支护环境下的伸缩变形进行了模拟分析,结合四种支护方式的实际测量数据,通过对比分析提出:对于高应力软岩巷道通过预留或是主动在支架和围岩间形成间隔,形成一次支护在技术上是可行的,并且设计开发了针对秦源煤矿轨道石门的全断面锚网喷+锚索+圆形钢梁联合支护的施工工艺。     

试论软岩支护的理论基础

本文从软岩支护工程中存在的问题出发．阐述了支护基础理论研究的重要性．同时指出了现有的支护理论存在的不足,最后论述了软岩支护基础理论研究中应注意的几个问题。     

平顶山矿区深部大规模松软围岩巷道支护技术

针对平顶山矿区深部大规模松软围岩稳定性控制问题，以典型大规模松软围岩巷道为研究对象，研究确定其围岩的赋存条件，采用离散元方法模拟巷道围岩的变形破坏过程，揭示其破坏机制，提出相应的支护对策，结合深部巷道围岩稳定性控制理论拟定支护的总体思路，确定具体支护方案，研发围岩巷道的抗折抗裂喷层技术及深部巷道底臌治理技术。研究结果表明：围岩承受的高地应力与其自身低强度之间的矛盾是造成深部大规模松软围岩巷道失稳的主要原因；巷道首先在拱顶、底板中央区及两侧边墙受张拉破坏，拱肩及两侧底角受剪破坏，破坏区范围逐渐向深部扩展直至失稳。现场实测数据表明：在方案实施2个月后，锚杆、锚索受力在较高值趋于恒定，充分发挥了支护作用；水平收敛、拱顶下沉和底板臌起趋于稳定，大规模松软巷道围岩稳定性得到有效控制。     

大跨软岩隧道二衬合理支护时机的分析与优化

随着我国高速公路大规模的建设,新奥法的基本理念已经被广泛应用于大跨软岩隧道施工中,因此,支护时机的选择尤为重要。以集呼高速公路金盆湾隧道为例,应用大型通用软件ANSYS建立有限元模型,采用弹塑性方法及Drucker-Prager屈服准则,进行二维平面应变模拟。数值模拟CD法施工时不同荷载释放系数下的开挖与支护,通过分析隧道围岩受力状态、围岩变形、初期支护结构力学性能变化及现场监测结果,初步确定二次衬砌的最佳支护时机。     

煤矿高地应力软岩巷道支护技术现场试验研究

根据高地应力软岩巷道顶底板情况,通过对该软岩巷道围岩松动圈进行现场实测,给出了该巷道的支护设计方案,并利用多点位移计对支护效果进行现场变形监测。检测结果表明,采用＂耦合支护＂和＂关键部位＂加强支护等技术和措施,实现了对高地应力软岩巷道大变形的有效控制。     

高海拔地区软岩隧道施工技术

从隧道围岩的岩体成分、地下水发育情况等方面入手,分析了软岩隧道初期支护变形大的成因,提出采用网构钢架支护体系,并根据老折山隧道试验段的成功经验,认为格栅支护为柔性支护体系易与围岩共同形成承载体,可有效控制围岩变形。     

深埋大跨度软岩硐室让压支护设计研究

针对金川三矿区破碎硐室进行了较系统的支护设计研究,得到了一些有价值的成果。首先根据工程地质和围岩自身的特点,在原设计方案的基础之上提出了三步开挖、二次支护和三次让压的总体计算方案,并采用三水平四因素的正交试验表设计了16个让压支护方案;然后,应用FLAC2D对这16个支护方案分别进行了计算,并采用文中所提出的优选评价指标Es进行了综合评定和分析,得到了最佳让压方案;最后,应用FLAC3D对最佳让压方案进行了24工序的三维开挖与支护计算,并提出了较为合理的开挖与支护建议。实际应用表明,优化后的方案有利于该深埋大跨度软岩硐室的长期稳定,该优化设计方法有一定的推广价值。     

围岩–支护作用机制评述及其流变变形机制 概念模型的建立与分析

 岩石地下工程支护理论的核心问题是围岩–支护相互作用机制。首先,分析卡斯特纳方程和围岩–支护作用机制存在的缺陷和错误,包括：(1) 模型对支护反力的产生及其支护时机、加载路径等力学处理不具有工程实际意义。(2) 由卡氏方程和弹塑性公式推导的围岩特性曲线在工程实际中不存在,因此也不存在与支护结构的支护特性曲线相交的可能性。(3) 将围岩特性曲线和支护特性曲线相交求解围岩–支护相互作用的平衡点存在概念及逻辑上的错误。然后,建立基于流变变形的围岩–支护相互作用机制的概念模型。最后,应用流变机制概念模型对工程实例进行计算,推演围岩与支护的相互作用过程,从理论上证实混凝土结构在一定条件下支护软岩巷道是可以的。提出的流变机制概念模型,既可以对围岩–支护相互作用给出定性解释,也可以应用于岩石地下工程的设计,理论基础可靠,能够应用于工程实践。     

软岩大跨度交叉硐室围岩控制技术

结合工程概况,针对顾桥煤矿主井箕斗装载硐室断面大、围岩松软及施工顺序多变等特点,提出采用“锚网喷 锚索”和钢筋混凝土综合支护的施工方案,并对其施工过程及支护技术进行了介绍,为类似矿山工程的建设提供了参考。