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大断面黄土隧道开挖引起的围岩力学响应 被引量:35
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作者 扈世民 张顶立 王梦恕 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期50-55,共6页
以胡麻岭隧道为工程背景,采用现场监测与三维数值模拟结合的方法,分析隧道开挖后黄土围岩应力场、位移场与塑性区的变化规律;同时对台阶法施工中影响围岩力学响应的因素进行分析。结果表明:围岩接触压力分布很不均匀;拱腰、墙角和边墙... 以胡麻岭隧道为工程背景,采用现场监测与三维数值模拟结合的方法,分析隧道开挖后黄土围岩应力场、位移场与塑性区的变化规律;同时对台阶法施工中影响围岩力学响应的因素进行分析。结果表明:围岩接触压力分布很不均匀;拱腰、墙角和边墙是施工过程中的薄弱环节,应加强支护刚度,设置锁脚锚杆或扩大拱脚;建议取消拱部系统锚杆,既有利于控制围岩变形又可减少工程投资;支护结构调整了围岩应力的分配,改善了应力集中且控制了塑性区的发展,故应坚持"及时支护、及早封闭成环"的原则;上台阶支护对控制拱顶沉降起着关键作用,施工中应引起足够重视;拱顶沉降在变形允许范围内,说明现行支护设计参数满足安全性要求;掌子面空间效应的影响范围约为其前方2~3倍洞径;数值计算结果与现场实测结果基本吻合。 展开更多
关键词 大断面隧道 黄土隧道 围岩应力场 位移场 塑性区 台阶法
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大跨度空区顶板失稳临界参数及稳定性分析 被引量:33
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作者 张海波 宋卫东 付建新 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2014年第1期66-71,共6页
为分析复杂空区顶板的稳定性,用力学理论与数值模拟相结合的方法对空区顶板的稳定性进行综合分析。采用简支梁理论、荷载传递交汇线理论、厚跨比法对空区顶板失稳临界参数进行计算,运用FLAC3D数值模拟软件对空区围岩的稳定性进行研究。... 为分析复杂空区顶板的稳定性,用力学理论与数值模拟相结合的方法对空区顶板的稳定性进行综合分析。采用简支梁理论、荷载传递交汇线理论、厚跨比法对空区顶板失稳临界参数进行计算,运用FLAC3D数值模拟软件对空区围岩的稳定性进行研究。结果表明,空区顶板的结构参数超出顶板失稳的临界参数的范围,空区处于失稳状态;空区稳定性数值模拟分析得出空区顶板中央位移较大,最大为4.7 cm,空区之间矿柱侧向位移较小;空区顶板最小主应力接近于拉应力状态;在空区顶板、底板及矿柱都有不同程度的塑性区分布,尤其是在矿柱上,分布范围较广,说明空区围岩稳定性较差,空区处于失稳状态比较明显,应及时采取措施治理空区。由此可见,基于FLAC3D的数值模拟分析空区稳定状态,可综合考虑影响空区失稳的因素,较真实反映空区围岩的应力应变及塑性分布状态,具有广泛的适应性。 展开更多
关键词 顶板失稳 数值模拟 空区围岩 最小主应力 塑性区
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巷道围岩塑性软化区岩石内摩擦角与黏聚力变化规律 被引量:31
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作者 经纬 薛维培 姚直书 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2203-2210,共8页
为研究巷道(隧道)塑性软化区岩石的内摩擦角与黏聚力的变化规律,基于18项公开发表的试验研究成果,结合摩尔-库伦准则对岩石全应力-应变曲线峰后阶段内摩擦角和黏聚力的变化性质进行了分析。结果表明,岩石峰后阶段内摩擦角变化很小,可近... 为研究巷道(隧道)塑性软化区岩石的内摩擦角与黏聚力的变化规律,基于18项公开发表的试验研究成果,结合摩尔-库伦准则对岩石全应力-应变曲线峰后阶段内摩擦角和黏聚力的变化性质进行了分析。结果表明,岩石峰后阶段内摩擦角变化很小,可近似认为不变。针对广泛应用的4阶段和3阶段应变软化模型,研究获得了围岩黏聚力与环向应变之间的线性关系及黏聚力软化模量的常量性质。研究结果揭示了围岩塑性软化区岩石内摩擦角和黏聚力的计算方法,黏聚力及黏聚力软化模量的变化规律,可为煤矿软岩巷道变形分区的研究提供参考。 展开更多
关键词 内摩擦角 黏聚力 试验研究 巷道(隧道)围岩 塑性软化区
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深部高地应力巷道塑性破坏特征及注浆支护 被引量:30
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作者 黄耀光 张天军 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期949-958,共10页
为探讨基于围岩塑性破裂区分布的深部巷道精准注浆加固技术,推导得高地应力下非等压二区破坏圆形巷道的应力和塑性破裂区范围的理论解,并结合COMSOL软件,揭示侧压系数、围岩软弱破裂程度和注浆加固对其的影响规律。结果表明:随侧压系数... 为探讨基于围岩塑性破裂区分布的深部巷道精准注浆加固技术,推导得高地应力下非等压二区破坏圆形巷道的应力和塑性破裂区范围的理论解,并结合COMSOL软件,揭示侧压系数、围岩软弱破裂程度和注浆加固对其的影响规律。结果表明:随侧压系数增大,顶底板内的环向应力和塑性破裂区范围显著增大而巷帮的却减小;围岩软弱破裂程度越高,其最大环向应力越小而塑性破裂区范围越大,故决定塑性破裂区范围的是最大环向应力所在位置距巷道表面的距离;塑性破裂区在侧压系数、黏聚力和内摩擦角的不同组合下将呈圆形、类椭圆形和近似蝶形;注浆加固对具有不同可注性和可改造性围岩的塑性破裂区形态、位置和范围的影响不同。其成果可为高地应力巷道注浆加固等设计提供参考。 展开更多
关键词 侧压系数 围岩应力 塑性破裂区范围 破裂形态 注浆加固
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基于偏应力场的巷道围岩破坏特征及工程稳定性控制 被引量:25
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作者 余伟健 吴根水 +2 位作者 袁超 王平 杜少华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1408-1419,共12页
针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的... 针对巷道围岩破坏机理及稳定性控制问题,采用岩石力学等相关理论推导了巷道围岩偏应力场的解析解,分析了圆形巷道围岩在不同情况下的分布情况,建立了偏应力场与塑性区分布的本构方程,表明塑性区半径与极坐标的角度和偏应力是密切相关的,可呈不规则分布;结合工程实际,采用数值计算模拟分析了垂直应力大于水平应力时(侧压系数λ=0.4)和水平应力大于垂直应力时(侧压系数λ=1.6)不同应力状态下的巷道围岩偏应力和塑性区演化过程;根据现场调查及塑性区演化特征,提出在不同侧压系数下巷道围岩可形成典型正对称失稳模式和典型角对称失稳模式,并分析了这两种破坏模式的巷道围岩支护误区,以及相应的控制原则与关键技术。结合木孔煤矿和高坑煤矿的工程实践,应用了以"锚杆+锚索"支护为主,以提高两帮稳定性目标的"高强刚桁架"综合支护技术;以及以"关键部位注浆",发挥内、外耦合作用的"锚杆+U型钢+锚索"综合治理方案。工程实践表明,所提出的支护方案分别能对正对称失稳巷道和角对称失稳巷道围岩变形能起到较好的控制效果。 展开更多
关键词 巷道围岩 偏应力 塑性区 失稳模式 稳定性控制
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弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术 被引量:23
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作者 范育青 刘玉成 +2 位作者 赵明洲 温良霞 王昌琪 《煤炭工程》 北大核心 2020年第4期84-91,共8页
针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩... 针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。 展开更多
关键词 弱胶结软岩巷道 围岩控制 失稳机理 塑性区
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不同埋深下暗挖隧道施工的地层响应 被引量:19
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作者 李倩倩 张顶立 +1 位作者 张成平 房倩 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期27-33,共7页
采用实测统计和数值模拟方法,对北京地铁区间暗挖隧道开挖后不同埋深下的地层应力、塑性区分布及地层变形3个方面进行分析研究.结果表明:1)隧道开挖后洞周切向应力升高区随埋深增大而向围岩深部转移,埋深达到20m后,应力升高区的转移减缓... 采用实测统计和数值模拟方法,对北京地铁区间暗挖隧道开挖后不同埋深下的地层应力、塑性区分布及地层变形3个方面进行分析研究.结果表明:1)隧道开挖后洞周切向应力升高区随埋深增大而向围岩深部转移,埋深达到20m后,应力升高区的转移减缓;2)随埋深的增大,洞周塑性区与地表塑性区由完全贯通变为逐渐分离,地表塑性区的范围逐渐减小,但洞周塑性区的范围变化不大,而塑性区以外的弹性区范围增大;3)埋深达到12 m时,地中沉降曲线出现拐点,拐点与洞顶的距离随埋深的增大而增大,埋深达到20m后,曲线拐点基本稳定在洞顶上方10 m处;4)计算结果与实测统计规律基本一致,最大地表沉降值随着埋深的增大而减小,但减小的幅度随着埋深的增大而逐渐减小. 展开更多
关键词 地铁隧道 埋深 地层应力 塑性区 地层变形
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基于FLAC^(3D)数值模拟的巷道围岩稳定性及支护参数设计研究 被引量:18
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作者 穆磊 赵龙刚 《能源与环保》 2018年第12期170-173,共4页
为了巷道支护设计的合理性,确保矿井的安全生产,采用理论分析和FLAC3D数值模拟对巷道围岩稳定性进行分析,利用悬吊理论、压力拱理论对巷道的预紧力、间排距等支护参数进行了校核,得出锚索的支护强度满足支护要求;然后利用模拟分析,对不... 为了巷道支护设计的合理性,确保矿井的安全生产,采用理论分析和FLAC3D数值模拟对巷道围岩稳定性进行分析,利用悬吊理论、压力拱理论对巷道的预紧力、间排距等支护参数进行了校核,得出锚索的支护强度满足支护要求;然后利用模拟分析,对不同的锚杆长度和排距进行分析,研究从围岩应力、巷道断面收缩率以及塑性区分布进行分析对比,研究得出,锚杆的最优长度为2.0 m,锚杆最优的排距为0.8 m,研究为类似地质条件下巷道的支护设计提供一定借鉴意义。 展开更多
关键词 FLAC^3D数值模拟 围岩稳定性 支护参数 围岩应力 断面收缩率 塑性区分布
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孤岛工作面沿空掘巷合理窄煤柱宽度模拟 被引量:18
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作者 王晨辉 汪苗盛 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第6期735-740,共6页
针对孤岛工作面的回采巷道留设大煤柱造成煤炭资源的损失,且较宽的区段煤柱在工作面回采后形成应力集中,影响邻近煤层的开采和底板巷道的稳定的问题.以城郊煤矿2107孤岛工作面回采巷道沿空掘巷为工程背景,采用UDEC数值模拟软件对2107工... 针对孤岛工作面的回采巷道留设大煤柱造成煤炭资源的损失,且较宽的区段煤柱在工作面回采后形成应力集中,影响邻近煤层的开采和底板巷道的稳定的问题.以城郊煤矿2107孤岛工作面回采巷道沿空掘巷为工程背景,采用UDEC数值模拟软件对2107工作面回采巷道不同宽度条件下的围岩稳定进行了分析研究,结果表明:当区段煤柱宽度为4m时,巷道围岩控制能满足工作面安全生产的需要. 展开更多
关键词 孤岛工作面 沿空掘巷 围岩控制 数值模拟 UDEC 煤柱宽度 应力分布 塑性区分布
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深部大断面软岩硐室支护技术优化及应用 被引量:16
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作者 王峰 余庆 张建 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第2期133-138,143,共7页
为解决深部大断面软岩硐室急剧变形失稳问题,以朱集西煤矿西翼11煤运输大巷机头硐室为研究对象,采用理论分析与数值模拟的方法,对4种不同支护方案及不同支护结构(锚杆支护、锚杆+喷层支护、锚杆+锚索支护、锚杆+锚索+喷层支护)的围岩塑... 为解决深部大断面软岩硐室急剧变形失稳问题,以朱集西煤矿西翼11煤运输大巷机头硐室为研究对象,采用理论分析与数值模拟的方法,对4种不同支护方案及不同支护结构(锚杆支护、锚杆+喷层支护、锚杆+锚索支护、锚杆+锚索+喷层支护)的围岩塑性区破坏深度与位移进行分析,得出方案三锚网喷初次支护+预应力锚索二次支护为最优方案。工程实践表明,采用耦合支护方案三后,支护结构的整体性承载能力和围岩的自承能力提高,机头硐室两帮移近量为25.98 mm,顶底板移近量为43.45 mm,有效控制了深部复合围岩的大变形失稳问题,保证了巷道围岩的长期稳定。 展开更多
关键词 软岩硐室 耦合支护 围岩塑性区 围岩控制
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洞室跨度对围岩分类影响探讨 被引量:12
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作者 周建民 金丰年 +1 位作者 王斌 赵佩胜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第S1期303-305,共3页
随着大跨度地下工程日益增多,跨度对围岩分类或岩体质量分级的影响越来越受到人们的重视。通过对节理岩体中洞室支护代价、塑性松动区半径和岩体宏观力学参数尺寸效应的分析,根据洞室跨度增加导致围岩稳定程度降低的情况,强调重视围岩... 随着大跨度地下工程日益增多,跨度对围岩分类或岩体质量分级的影响越来越受到人们的重视。通过对节理岩体中洞室支护代价、塑性松动区半径和岩体宏观力学参数尺寸效应的分析,根据洞室跨度增加导致围岩稳定程度降低的情况,强调重视围岩分类中洞室跨度因素的影响,并建议通过研究岩体强度等物理力学指标的尺寸效应,在围岩分类中科学地考虑洞室跨度的影响。 展开更多
关键词 跨度 围岩分类 塑性松动区 尺寸效应
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综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究 被引量:13
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作者 康继忠 樊少武 吴宝杨 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2012年第10期37-40,共4页
为了合理确定兑镇煤矿工作面区段间的煤柱宽度,在保证巷道支护稳定前提条件下,减小煤柱宽度,提高煤炭采出率,通过对现场采集的煤层及顶底板煤岩样进行了煤岩体的物理力学参数测试,采用FLAC3D数值分析软件,建立了工作面回采过程中不同宽... 为了合理确定兑镇煤矿工作面区段间的煤柱宽度,在保证巷道支护稳定前提条件下,减小煤柱宽度,提高煤炭采出率,通过对现场采集的煤层及顶底板煤岩样进行了煤岩体的物理力学参数测试,采用FLAC3D数值分析软件,建立了工作面回采过程中不同宽度区段煤柱的力学模型,对比分析了3种不同煤柱宽度时围岩应力、变形及塑性区分布规律的差异。结果表明:16 m宽的煤柱可以较好地减小工作面推进过程中煤体的应力集中程度、塑性区范围及侧向位移,减少煤柱宽度,最终确定了区段煤柱合理的宽度为16 m,工作面实现安全回采。 展开更多
关键词 煤柱合理宽度 围岩应力集中 围岩塑性区 数值分析
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两向不等压巷道围岩塑性区近似解及数值模拟 被引量:13
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作者 董海龙 高全臣 +2 位作者 张赵 陈汝博 刘娜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3360-3368,共9页
针对两向不等压巷道围岩塑性区的解析问题,使用应力构造法求解时,巷道围岩塑性区以外的弹性区应力被主观地认为与围岩弹性应力状态下的应力在形式上一致。这虽然明显不合理,但在侧压系数为1的某个邻域内,应力构造法的准确度较高;只是在... 针对两向不等压巷道围岩塑性区的解析问题,使用应力构造法求解时,巷道围岩塑性区以外的弹性区应力被主观地认为与围岩弹性应力状态下的应力在形式上一致。这虽然明显不合理,但在侧压系数为1的某个邻域内,应力构造法的准确度较高;只是在该邻域以外,其仅能确保围岩水平(或竖向)轴上塑性区半径的精度,其余位置并不准确,甚至偏差很大。同时,以侧压系数为1的特例为基准,将依据近似隐式法得到的围岩塑性区半径与基于成熟轴对称平面应变理论的相应解析解进行对比,可以发现前者存在较大理论误差。为改进上述不足,以应力构造法为基础确定围岩水平(或竖向)轴上塑性区半径;再结合近似隐式法能够较好反映塑性区形态一般变化规律的优势,以近似隐式法为基础确定塑性区的形状;最后,依据相似原理,相对准确地给出了两向不等压巷道围岩塑性区的近似解析范围。将该理论应用于工程实例的分析计算,并以数值模拟结果为基准就各算法的准确性问题进行了对比分析,结果表明:上述算法不仅消除了近似隐式法在侧压系数为1时的理论误差;还克服了应力构造法无法反映塑性区一般形态变化规律的缺陷。该算法与数值模拟的结果比较接近,可代替数值模拟进行两向不等压巷道围岩塑性区的近似求解。 展开更多
关键词 两向不等压 围岩塑性区 应力构造法 近似隐式法 数值模拟
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考虑渗流、非轴对称荷载作用的隧道围岩塑性区分析 被引量:12
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作者 高召宁 孟祥瑞 王广地 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2014年第2期70-75,共6页
文章考虑了渗流体积力,推导了渗流场作用下隧道围岩的应力分布规律和塑性区表达式,并分析了隧道塑性区范围与孔隙水压力、侧压系数,以及岩体强度和初始地应力比值k之间的关系。研究表明:渗流场仅对塑性区范围有影响,对塑性区形状没有影... 文章考虑了渗流体积力,推导了渗流场作用下隧道围岩的应力分布规律和塑性区表达式,并分析了隧道塑性区范围与孔隙水压力、侧压系数,以及岩体强度和初始地应力比值k之间的关系。研究表明:渗流场仅对塑性区范围有影响,对塑性区形状没有影响;随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的不同,渗流对隧道围岩塑性区范围的影响沿不同方向表现出各向异性,且随着侧压系数以及岩体强度和初始地应力比值k的增大各向异性程度逐渐弱化;侧压系数、岩体抗压强度与初始地应力比值k不仅影响塑性区的范围,同时影响着塑性区的形状,当k<1时,侧压系数对隧道塑性区的范围和形状起主要作用;当k>1时,岩体强度对隧道围岩塑性区的范围和形状起主要作用,且随着岩体抗压强度的增大,塑性区范围逐渐减小,在隧道两帮处随侧压系数的减小易出现塑性区。 展开更多
关键词 隧道围岩 渗流 塑性区 侧压系数
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采空区侧留巷围岩破坏机理及补强支护方案 被引量:11
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作者 吴祥业 吴林 +3 位作者 刘伟锋 郭文彬 李建伟 王婧雅 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第12期270-276,共7页
针对受侧方采动影响巷道变形量大、支护困难等问题,以补连塔煤矿22304回风平巷为研究背景,通过理论分析及数值模拟方法获得巷道围岩应力分布规律,并从多维角度分析采空区侧留巷围岩不同位置、主应力差值及塑性区三者之间的关系,得出围... 针对受侧方采动影响巷道变形量大、支护困难等问题,以补连塔煤矿22304回风平巷为研究背景,通过理论分析及数值模拟方法获得巷道围岩应力分布规律,并从多维角度分析采空区侧留巷围岩不同位置、主应力差值及塑性区三者之间的关系,得出围岩破坏机理,进一步对其补强支护围岩控制效果进行分析。结果表明:采空区侧留巷围岩应力分布在空间上呈现一定规律性,主应力变化幅度较大位置出现在工作面后方,主应力差值在煤壁后方约300 m处达到稳定;主应力差值与塑性区尺寸具有正相关性;工作面后方围岩主应力大小和方向变化导致塑性区非对称分布特征;进而确定补强支护关键部位,经分析该补强方案具有较强针对性,可达到协同控制两帮及顶板的目的,保证围岩稳定性。 展开更多
关键词 采动巷道 数值模拟 围岩破坏 塑性区 支护设计
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巷道支护力作用及影响因素分析 被引量:11
16
作者 王同旭 麻洪蕊 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2009年第4期40-42,共3页
采用库伦-莫尔理论,对巷道圃岩出现塑性区前后支护力与圆岩应力之间的关系,以及不同塑性区力学参数下支护力与巷道围岩塑性区半径之间的关系进行了研究。结果表明,由于巷道实际支护力与原岩应力比值只有1/10~1/100,对不出现塑性... 采用库伦-莫尔理论,对巷道圃岩出现塑性区前后支护力与圆岩应力之间的关系,以及不同塑性区力学参数下支护力与巷道围岩塑性区半径之间的关系进行了研究。结果表明,由于巷道实际支护力与原岩应力比值只有1/10~1/100,对不出现塑性区和破裂区的完整岩体巷道,支护力的作用是很小的,可以忽略不计。而当围岩中出现了塑性区和破裂区之后,支护力的作用才开始显现。提高支护力可直接减小圃岩破裂区(塑性区)范围,但提高支护力的主要作用是提高弹塑性区围岩压应力,达到提高破裂区(塑性区)岩体宏观强度的目的,从而减小塑性区和破裂区的范围。影响支护力作用效果的主要因素是塑性区力学参数。 展开更多
关键词 支护力 巷道 围岩应力 塑性区半径
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考虑轴向应力影响的圆形巷道围岩塑性区边界近似解 被引量:5
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作者 刘洪涛 韩子俊 +5 位作者 郭晓菲 周光东 韦晟杰 韩洲 陈小港 程文聪 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期12-23,共12页
为了研究考虑轴向应力作用的巷道围岩塑性区边界问题,基于Mohr-Coulomb准则,通过引入Lode角参数,推导出考虑轴向应力作用的圆形巷道围岩塑性区边界隐性方程,通过变化巷道水平应力σx、轴向应力σy分析了不同应力场下的围岩塑性区尺寸及... 为了研究考虑轴向应力作用的巷道围岩塑性区边界问题,基于Mohr-Coulomb准则,通过引入Lode角参数,推导出考虑轴向应力作用的圆形巷道围岩塑性区边界隐性方程,通过变化巷道水平应力σx、轴向应力σy分析了不同应力场下的围岩塑性区尺寸及形态,并通过数值模拟进一步说明了理论分析的可靠性。此外还研究了围岩黏聚力C、内摩擦角φ、巷道半径R、泊松比v对巷道围岩稳定性的影响。结果表明:①固定轴向侧压变化水平侧压的条件下,围岩塑性区尺寸变化会分为敏感区和迟钝区,且在水平侧压变化的过程中围岩塑性区形态会呈现圆形、椭圆形及蝶形3种形态。②固定水平侧压变化轴向侧压的条件下,围岩各位置的塑性区会呈现强烈的区间效应,通过与平面应变问题下的塑性区尺寸对比将区域分为轴向应力影响区和轴向应力无影响区。在轴向应力影响区内,轴向侧压的变化对围岩的塑性区尺寸影响较大。③巷道围岩的破坏形态由水平侧压η1决定,轴向侧压η2对塑性区形态影响较小,对尺寸影响较大。④围岩C、φ的增加会使巷道围岩的塑性区尺寸不同程度的减小,R的增加会使围岩不同位置塑性区呈等差数列增大。在轴向应力无影响区,v对围岩塑性区尺寸无影响,在轴向应力影响区内,翼角处的塑性区尺寸不受v的影响,其余位置的塑性区尺寸会受到不同程度的影响。 展开更多
关键词 围岩破坏 围岩塑性区 塑性区边界 圆形巷道
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基于支护干涉的巷道围岩蝶形塑性区控制方法研究 被引量:5
18
作者 韩森 王卫军 +1 位作者 董恩远 彭刚 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期743-753,共11页
为控制巷道围岩塑性区的蝶形扩展,通过理论分析、数值模拟,对巷道埋深及围岩强度对塑性区形态和范围的影响进行分析,并研究巷道支护方式和支护时机对巷道围岩蝶形塑性区的影响。研究表明,巷道埋深及围岩本身的强度对塑性区的形态和范围... 为控制巷道围岩塑性区的蝶形扩展,通过理论分析、数值模拟,对巷道埋深及围岩强度对塑性区形态和范围的影响进行分析,并研究巷道支护方式和支护时机对巷道围岩蝶形塑性区的影响。研究表明,巷道埋深及围岩本身的强度对塑性区的形态和范围有显著的影响。随着巷道埋深的增加和围岩强度的减小,巷道围岩塑性区半径相应增大,蝶形塑性区蝶叶扩展越加明显。巷道围岩蝶形塑性区是可以通过现有支护手段进行控制的,巷道开掘后,选择合适的支护时机,通过支护、注浆等方式提高巷道浅层围岩强度,对巷道施加较大支护阻力,并对可能出现蝶叶扩展的巷道部位进行加强支护,可有效抑制塑性区蝶形扩展。研究为深部巷道围岩大变形和重大动力灾害防治提供了新的思路。 展开更多
关键词 巷道围岩 蝶形塑性区 支护干涉 巷道埋深 围岩强度 支护时机
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基于尖点突变理论的巷道开挖围岩稳定性及支护研究 被引量:8
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作者 廖元欢 邓涛 +2 位作者 张文涛 张成良 徐祖德 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2022年第4期116-123,共8页
针对矿山在巷道掘进过程中极易发生失稳破坏问题,以川南某矿巷道为工程背景,通过FLAC^(3D)软件分析开挖过程中围岩稳定性变化规律,监测关键点位移变化情况,将监测位移与尖点突变理论结合,建立巷道围岩稳定性判定的数学模型。结果表明:... 针对矿山在巷道掘进过程中极易发生失稳破坏问题,以川南某矿巷道为工程背景,通过FLAC^(3D)软件分析开挖过程中围岩稳定性变化规律,监测关键点位移变化情况,将监测位移与尖点突变理论结合,建立巷道围岩稳定性判定的数学模型。结果表明:随着开挖顶板、底板和两帮会逐渐发生失稳变形,在开挖到第7步时发生突变围岩破坏,结合同一层位回风巷道支护情况,通过数值模拟研究锚杆长度对巷道支护的影响,最终确定锚杆长度在2.4 m时能很好地控制围岩变形,塑性区体积和围岩变形量显著降低,研究结论对类似条件下巷道的支护提供了指导。 展开更多
关键词 尖点突变理论 绝对位移增量 围岩失稳预测 巷道支护 塑性区体积
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基于FLAC^(3D)的深部巷道支护围岩稳定性研究 被引量:9
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作者 张晓涛 《能源与环保》 2018年第1期183-185,189,共4页
为了验证某煤矿巷道支护设计是否满足矿井支护要求,采用FLAC^(3D)数值模拟软件,研究了巷道周围煤岩体应力分布、巷道周围煤岩体塑性区分布、巷道周围围岩体变形规律以及巷道支护中锚杆、锚索轴向力分布。研究得出:巷道顶底板围岩变形为3... 为了验证某煤矿巷道支护设计是否满足矿井支护要求,采用FLAC^(3D)数值模拟软件,研究了巷道周围煤岩体应力分布、巷道周围煤岩体塑性区分布、巷道周围围岩体变形规律以及巷道支护中锚杆、锚索轴向力分布。研究得出:巷道顶底板围岩变形为31 mm,巷道两帮变形量为22 mm,巷道右侧锚杆受力明显大于巷道左侧锚杆受力,巷道围岩出现失稳破坏。因此,在进行最终巷道设计时,应增加锚杆、锚索的抗拉强度及减少锚杆、锚索的间排距,从而达到巷道围岩的稳定性,保证矿井安全生产。 展开更多
关键词 FLAC3D 巷道支护 围岩稳定性 塑性区分布 轴向力分布
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