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动压条件下巷道失稳机理及支护技术研究

作　者: 李庆文
导　师: 庞建勇
学　校: 安徽理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 动压失稳三维钢筋网架锚喷支护数值模拟
分类号: TD353
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

动压及动压失稳巷道围岩支护一直是巷道支护难点问题之一。近年来,随着矿井开采规模的不断加大,动压巷道难以支护的问题逐渐显现出来,为了使矿井向深部开采能够顺利进行,解决好动压巷道支护问题变得越来越紧迫。在地下工程结构中,三维钢筋网架锚喷支护结构采用在地面加工厂加工成型的三维钢筋网架代替普通的二维钢筋网,井下组装后再喷射混凝土,具有工艺简单、混凝土强度高、保证质量、施工速度快、支护费用低的特点。论文通过对动压巷道围岩失稳变形机理的分析研究,总结出动压巷道围岩稳定性的控制原则,在分析三维钢筋网架锚喷支护结构控制围岩稳定性机理的基础上,根据动压巷道围岩稳定性分类及其控制原则,进行支护参数计算和支护方案设计。利用结构力学和弹性理学等力学理论对三维钢筋网架锚喷支护结构进行研究,根据壳体的力学原理对三维钢筋网架锚喷支护结构进行分析,推导出内力计算式。依托袁庄煤矿Ⅳ1下部车场破碎段进行了工程应用,建立有限元数值计算模型,研究三维钢筋网架锚喷支护结构的失稳变形、破坏形态与发展规律；利用有限元软件FLAC3D对三维钢筋网架锚喷支护结构进行数值模拟计算分析。结合工程实例,进行现场实测和分析,对网壳锚喷支护进行比较。数值模拟证明三维钢筋网架锚喷支护结构有较好的承载能力,工程应用结果表明,三维钢筋网架锚喷支护结构具有良好的支护效果。论文通过对三维钢筋网架锚喷支护结构在动压失稳巷道中应用的研究,为三维钢筋网架锚喷支护结构的理论分析与计算及结构的设计与优化奠定了一定的理论基础,并为动压巷道选择经济、合理支护方案提供了很好的范例。图[44]表[8]参[78]

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-19
  1.1 课题背景  14
  1.2 国内外研究现状  14-16
    1.2.1 国内外巷道支护理论的发展  14-16
    1.2.2 动压巷道支护技术的发展  16
  1.3 课题的确定  16-17
  1.4 论文研究内容和主要创新点  17-19
    1.4.1 论文研究内容  17-18
    1.4.2 论文研究主要创新点  18-19
2 动压巷道围岩失稳机理  19-25
  2.1 动压巷道围岩失稳特征  19-20
  2.2 动压巷道围岩失稳机理  20-21
  2.3 动压巷道支护原则  21-23
    2.3.1 提高围岩残余强度的原则  21-22
    2.3.2 充分发挥围岩承载能力的原则  22-23
  2.4 最佳支护时间和最佳支护时段  23
  2.5 本章小结  23-25
3 三维钢筋网架锚喷支护结构计算理论及内力计算  25-37
  3.1 三维钢筋网架锚喷支护结构计算理论"  25-27
    3.1.1 三维钢筋网架锚喷支护结构的计算原理  26
    3.1.2 三维钢筋网架锚喷支护结构计算的简化  26-27
  3.2 三维钢筋网架锚喷支护结构内力计算  27-37
    3.2.1 网架锚喷结构概述  27-28
    3.2.2 问题分析与理论模型  28
    3.2.3 支护荷载的确定  28-30
    3.2.4 内力计算  30-37
4 动压巷道失稳治理数值模拟  37-54
  4.1 三维快速拉格朗日算法概述  37
  4.2 FLAC3D特点及其适用范围  37-38
    4.2.1 FLAC3D的特点  37-38
    4.2.2 FLAC3D的适用范围  38
  4.3 FLAC3D计算原理  38-41
    4.3.1 三维空间离散  38-39
    4.3.2 空间差分  39-40
    4.3.3 节点的运动方程与时间差分  40-41
  4.4 袁庄矿动压巷道数值模型与分析  41-52
    4.4.1 计算条件  41-42
    4.4.2 计算模型  42-43
    4.4.3 三维弹塑性分析  43-52
    4.4.4 模型计算结果分析及结论  52
  4.5 本章小结  52-54
5 工程应用及其评价  54-71
  5.1 工程概况及支护方案确定  54-57
    5.1.1 工程概况  54-55
    5.1.2 支护结构方案确定  55-57
  5.2 三维钢筋网架加工设计  57-61
    5.2.1 三维钢筋网架加工结构形式  57-58
    5.2.2 三维钢筋网架加工技术要求  58-60
    5.2.3 三维钢筋网架加工模具  60-61
  5.3 三维钢筋网架锚喷施工工艺  61-63
    5.3.1 三维钢筋网架施工  61-62
    5.3.2 三维钢筋网架混凝土喷层施工  62-63
  5.4 现场监测分析  63-70
    5.4.1 监测内容  64-65
    5.4.2 结果分析  65-70
  5.5 效果评价  70-71
6 主要结论与建议  71-73
  6.1 结论  71
  6.2 建议  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
作者简介及读研期间主要科研成果  78

动压条件下巷道失稳机理及支护技术研究

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