深部软岩巷道围岩与锚喷U型钢支护结构相互作用研究
孟庆彬1
宋子鸣2
刘滨3
黄炳香2
浦海2
王从凯2
辛学奎2
1.中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州 221116;中国科学院武汉岩土力学研究所岩石力学与工程国家重点试验室,湖北武汉 4300712.中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏徐州 2211163.中国科学院武汉岩土力学研究所岩石力学与工程国家重点试验室,湖北武汉 430071
摘要：收敛-约束法(特性曲线法)是将理论解析、现场实测、工程经验相结合的一种地下工程结构设计方法,是目前分析围岩-支护相互作用关系及开展支护优化设计的常用方法.基于收敛-约束法的基本原理,总结给出了经典的支护特征与支护结构变形方程,理论计算获得了喷射混凝土、锚杆(索)、U型钢支架等支护结构的支护特征曲线,分析了支护结构的几何尺寸(直径、长度)、间排距、材料强度等参数对支护压力的影响特征;随着喷射混凝土厚度及强度等级的增加,喷射混凝土提供的支护刚度和支护压力逐渐增大;随着锚杆(索)直径、长度、杆体材料强度的增加及间排距的减小,锚杆的支护压力显著增加;U型钢支架的排距越小及材料强度越大,其提供的支护压力越大.采用FLAC3D内嵌的莫尔库伦应变软化本构模型,建立了考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的深部软岩巷道数值分析模型,计算获得了不同应力状态下巷道纵剖面变形曲线、围岩特征曲线,分析了锚喷、锚杆(索)喷、锚喷U型钢等 3种联合支护技术对深部巷道围岩大变形控制的适用性,验证了锚喷U型钢联合支护技术应用于深部巷道支护工程的可行性.考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的应变软化本构模型和经典的莫尔库伦本构模型的数值模拟结果相差较大,采用莫尔库伦本构模型的数值模拟结果保守,支护结构提供的支护压力无法满足深部巷道稳定性控制要求,支护后巷道围岩变形较大甚至会发生冒顶、片帮等安全事故.
关键词：深部巷道收敛-约束法围岩-支护相互作用巷道支护
分类号：TD325.4(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52074268)国家自然科学基金(51704280)国家重点研发计划(2021YFC2902103)
论文发表日期：2024-07-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 23-36 )
英文信息