巷道頂板弱結(jié)構(gòu)體失穩(wěn)機(jī)理及安全控制研究.pdf

1、本文以局部結(jié)構(gòu)體弱化誘發(fā)巷道圍巖大變形為背景，在國(guó)內(nèi)外前輩的研究基礎(chǔ)上，綜合采用理論分析、力學(xué)解析、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法，解析了煤巷頂板三向承載梁結(jié)構(gòu)承載弱化機(jī)理，揭示了煤巷頂板三向承載梁結(jié)構(gòu)弱化誘導(dǎo)因子，分析了弱結(jié)構(gòu)誘發(fā)巷道圍巖大變形機(jī)理，確定了巷道圍巖弱結(jié)構(gòu)預(yù)強(qiáng)化控制技術(shù)，為解決此類巷道圍巖大變形難題提供了科學(xué)依據(jù)。
　　(1)提出了煤巷頂板的三向承載梁承載傳力結(jié)構(gòu)，獲得了結(jié)構(gòu)間作用應(yīng)力的傳遞規(guī)律，確定了結(jié)構(gòu)變形

2、引起的附加拉或壓應(yīng)力解，確定了結(jié)構(gòu)內(nèi)任意點(diǎn)彈塑性狀態(tài)的解析解，獲得了煤巖材料強(qiáng)度參數(shù)峰后衰減誘導(dǎo)該結(jié)構(gòu)承載弱化的解析解。發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)間應(yīng)力傳遞效率與相鄰上下層巖層的容重比呈正相關(guān)關(guān)系，與層厚比、彈性模量比呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;等效宏觀內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角隨塑性剪應(yīng)變的增加呈三次多項(xiàng)式函數(shù)衰減。
　　(2)建立了三向承載梁結(jié)構(gòu)承載的彈塑流弱化分析模型，提出將局部弱結(jié)構(gòu)體尺寸作為該結(jié)構(gòu)的弱化分析指標(biāo)，獲得了該指標(biāo)的敏感性影響因子和影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)將

3、經(jīng)歷彈性承載→彈塑性承載→塑性承載→流變失穩(wěn)四個(gè)階段，隨著圍巖強(qiáng)度的提高、支護(hù)強(qiáng)度的增加、采動(dòng)應(yīng)力的減小，弱化分析指標(biāo)呈似線性減小的變化規(guī)律。
　　(3)發(fā)現(xiàn)局部弱結(jié)構(gòu)體誘導(dǎo)鄰近圍巖經(jīng)歷彈塑流弱化產(chǎn)生大變形破壞的本質(zhì)，確定了求解某條件下弱化分析指標(biāo)閾值的方法，提出了弱結(jié)陶體的分級(jí)控制理念和提高圍壓+注漿耦合強(qiáng)化弱結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度的控制技術(shù)。發(fā)現(xiàn)弱結(jié)構(gòu)體內(nèi)的三個(gè)主應(yīng)力均小于2MPa，近似呈Ω型分布，并向鄰近巖體擴(kuò)展，誘導(dǎo)鄰近巖體發(fā)生剪切破