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锚杆支护围岩附加压应力场空间分布规律研究与应用
1
作者 孙元田 王尚 +4 位作者 李桂臣 韩昌良 郝浩然 李菁华 赵海森 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期2940-2960,共21页
煤巷锚杆支护已得到广泛应用,锚杆支护作用于围岩内的附加压应力场大小与空间分布范围是量化支护参数、优化支护方案的关键。为研究锚杆(索)相关参数对围岩附加压应力场空间三维分布影响规律,从理论方面分析了锚杆作用下围岩所受托锚力... 煤巷锚杆支护已得到广泛应用,锚杆支护作用于围岩内的附加压应力场大小与空间分布范围是量化支护参数、优化支护方案的关键。为研究锚杆(索)相关参数对围岩附加压应力场空间三维分布影响规律,从理论方面分析了锚杆作用下围岩所受托锚力和黏锚力产生附加压应力机制,建立了围岩附加压应力模型,空间表征了附加压应力场分布特征,进一步通过模拟与理论对比,验证了模型的正确性;以围岩附加压应力≥0.02MPa为基准,量化研究了锚杆(索)支护关键参数即锚杆(索)预紧力、长度和锚固长度对围岩附加压应力场空间分布的形态、最大扩散半径、高度(间距)及体积的影响。锚杆支护下随着预紧力增大,空间附加压应力场分布形态由竖向“椭球体”发展为横向“椭球体”;锚杆长度增加,形态从近似“椭球体”变成“葫芦型”;锚固长度增大,形态从“葫芦型”变成近似“椭球体”。随着锚杆预紧力和长度增加,锚杆支护产生的附加压应力场的半径、高度及体积增大,而锚固长度对附加压应力场影响相反。锚索支护下随着锚索长度增加,围岩附加压应力场的空间分布形态从近似“椭球体”变成“葫芦型”,当锚索长度超过5m时,变成间断的上下2个“椭球体”且上小下大,即使预紧力和锚固长度增加,分布形态没有明显变化。随着锚索预紧力增加,锚索支护所形成的围岩附加压应力场的最大半径增加,体积增加,上下压应力场间距减少;随着锚索长度增加,围岩附加压应力场高度增加,随后间断成上下2个压应力场,其间距不断增大,半径及压应力场体积先增加后减少;随着锚索锚固长度的增加,围岩附加压应力场间距逐渐减小,半径先增加后减少,体积增加不明显。进一步分析了锚杆(索)组合支护下围岩高/低附加压应力对巷道顶板的作用,结合组合梁及悬吊理论的部分理念,确定了高/低阈值计算公式,通过对比围岩附加压应力场体积大小来确定锚杆支护方案优劣。以葫芦素煤矿21204工作面回风巷和城郊煤矿LW21106工作面运输巷为验证对象,分析了原/新支护方案特点,计算得到2条典型巷道围岩附加压应力场的高/低应力阈值及其在顶板覆盖的总体积。结果显示优化后方案锚杆(索)能在顶板形成有效连续的围岩附加压应力场,高/低压应力场体积均增加显著,围岩变形得到有效控制。 展开更多
关键词 围岩控制 附加应力场 锚杆支护 预应力 方案设计
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渤海海峡跨海通道工程南段地应力特征与工程稳定性分析
2
作者 乔二伟 马秀敏 +2 位作者 郭华林 孙尧 姜景捷 《地质力学学报》 北大核心 2025年第2期197-210,共14页
渤海海峡跨海通道工程是连接山东半岛与辽东半岛重要的海上交通主线工程,沿线地应力状态是工程设计和施工决策的重要参考依据。为了准确获得工程南段地区现今地应力特征及构造应力场分布特征,在烟台市蓬莱区西南北沟镇实施了300m以浅的... 渤海海峡跨海通道工程是连接山东半岛与辽东半岛重要的海上交通主线工程,沿线地应力状态是工程设计和施工决策的重要参考依据。为了准确获得工程南段地区现今地应力特征及构造应力场分布特征,在烟台市蓬莱区西南北沟镇实施了300m以浅的水压致裂法地应力测量。结果表明:测区主导应力为水平构造应力,与东北—华北应力区其他地区相比,应力值处于中等;随测量深度增加,最大水平主应力(S_(H))、最小水平主应力(S_(h))和垂向主应力(S_(v))均呈线性增大趋势;在测量深度范围内地壳浅表层应力结构以逆断型为主,即S_(H)>S_(h)>S_(v);实测S_(H)平均方位角为N75.3°E,与华北应力区的应力场方向一致,也与其震源机制解和GPS测量揭示的区域构造应力场方向基本一致。应用库仑摩擦滑动准则和此次测量数据,初步评估了渤海海峡跨海通道工程南段地区现今地应力积累水平及其对工程稳定性的影响,认为σ_(θ_(max))区域内应力积累总体水平相对较低,工程区域地壳相对稳定。依据岩爆危险程度综合判别准则/R_(c)讨论了通道区域地下隧道工程围岩岩爆的可能性,认为该工程地下隧道发生岩爆可能性很低,隧道围岩总体稳定。研究结果为渤海海峡跨海通道工程的设计、施工等方案的优选提供了科学依据,同时也可为区域活动断裂、地震地质、区域动力学等研究提供基础数据。 展开更多
关键词 渤海海峡 跨海通道工程 水压致裂法 地应力 围岩稳定性 构造应力场
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双翼采动下准备巷道围岩控制技术
3
作者 王坤 孟祥瑞 +3 位作者 赵光明 程详 戚敏杰 朱世奎 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期396-406,共11页
针对双翼采区准备巷道受采动叠加支承应力影响,准备巷道出现围岩失稳及变形破坏严重的问题,开展双翼采区准备巷道围岩应力调控技术研究。以许疃煤矿83下采区为工程背景,利用理论分析,数值模拟,现场监测的综合研究方法,分析准备巷道围岩... 针对双翼采区准备巷道受采动叠加支承应力影响,准备巷道出现围岩失稳及变形破坏严重的问题,开展双翼采区准备巷道围岩应力调控技术研究。以许疃煤矿83下采区为工程背景,利用理论分析,数值模拟,现场监测的综合研究方法,分析准备巷道围岩应力演化规律及切顶卸压机理,进行终采线深孔预裂爆破切顶卸压工业性试验,以期达到改善准备巷道围岩应力环境的目的。结果表明:双翼工作面回采完毕后,工作面前方聚集的超前支承应力和采空区上覆岩层“长悬臂梁”结构产生的弯矩,致使准备巷道出现变形失稳的现象。通过FLAC3D数值模拟和分布式光纤监测结果判断,7_(2)316工作面超前支承应力影响范围超过130.14 m,采动超前支承应力影响至准备巷道,准备巷道顶板垂直应力较回采前增加10.48%,深孔预裂爆破切顶卸压后,准备巷道顶板垂直应力减少27.68%。现场进行终采线切顶卸压工业性试验后,准备巷道两帮最大变形量62.5 mm,最大变形率0.2 mm/d,顶底板最大变形量105 mm,最大变形率0.4 mm/d,围岩变形均在可控范围之内,准备巷道整体状况良好。终采线深孔预裂爆破切顶卸压技术,阻断工作面超前支承应力传递至准备巷道的物理路径,减小“弯矩”产生的集中应力,降低采动应力场的主导作用,有效改善准备巷道围岩应力环境,实现远场卸压护巷。研究结果对双翼采区准备巷道围岩稳定控制提供新思路,保障矿井安全高效生产,为相关工况下采区集中应力调控及巷道围岩稳定提供理论依据。 展开更多
关键词 围岩应力调控 深孔预裂爆破 分布式光纤 现场监测 双翼采区
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含断层围岩采动应力场连续演化透明解析方法初探
4
作者 戴搏凡 鞠杨 +1 位作者 万昌兵 任张瑜 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期45-58,共14页
开采扰动引起的含断层围岩结构应力场变化是诱发断层型冲击地压的根本原因。直观描述和定量表征含断层围岩采动应力场的连续演化规律,对于揭示断层型冲击地压致灾机理、实现冲击地压灾害源头治理与防控具有重要意义。采用3D打印技术及... 开采扰动引起的含断层围岩结构应力场变化是诱发断层型冲击地压的根本原因。直观描述和定量表征含断层围岩采动应力场的连续演化规律,对于揭示断层型冲击地压致灾机理、实现冲击地压灾害源头治理与防控具有重要意义。采用3D打印技术及应力光敏材料,制备了含断层围岩结构的高精度透明物理模型,利用自主研发的矿山巷道围岩采动应力场透明解析实验装置,获得了煤层开挖过程中含断层围岩结构内部全场应力连续演化过程。通过改进十步相移算法,克服了传统数字光弹解包裹算法中的误差问题,量化解析了工作面开采过程引发的围岩结构内部主应力差、切应力演化特征;揭示了采动过程中巷道围岩结构“卸载拱”演化与低应力区迁移规律以及断层邻域应力响应特征,刻画了采动影响下断层失稳滑移的敏感区域,给出了断层滑移的临界条件。研究发现:当断层达到临界滑移状态时,“卸载拱”与低应力区融合,卸载区高度扩展至煤层高度6倍左右,待开采煤层两端主应力差增加至基准状态的2倍以上,断层面切应力增至初始值的1.3倍左右。研究为准确理解采动诱发断层型冲击地压的机理及影响因素,实现冲击地压风险的精准研判提供了实验支撑与理论基础。 展开更多
关键词 巷道围岩 断层 冲击地压 采动应力场 透明解析方法
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基于极光优化算法的沿空掘巷煤柱宽度优化及应用
5
作者 赵宝福 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期164-170,共7页
针对现有沿空掘巷煤柱宽度优化研究流程复杂、耗时冗长等问题,引入极光优化(PLO)算法对沿空掘巷煤柱宽度进行自动寻优。采用理论分析、智能寻优和现场试验的方法,研究了基本顶沿空掘巷侧方断入煤体深度,确定了沿空掘巷内应力场分布范围... 针对现有沿空掘巷煤柱宽度优化研究流程复杂、耗时冗长等问题,引入极光优化(PLO)算法对沿空掘巷煤柱宽度进行自动寻优。采用理论分析、智能寻优和现场试验的方法,研究了基本顶沿空掘巷侧方断入煤体深度,确定了沿空掘巷内应力场分布范围和沿空掘巷的合理布置区域;根据巷道布置原则,基于极限平衡理论,得到煤柱留设宽度范围为1.5~7.0m。提出了基于PLO算法的煤柱宽度优化方法,建立了以沿空掘巷围岩变形为评价指标的适应度函数,经过迭代寻优后,得到最佳煤柱宽度为7.0m。基于最佳煤柱宽度,设计了沿空掘巷锚杆索网联合支护方案。现场实践结果表明,7.0m煤柱及综合控制技术在掘采过程中有效地控制了沿空掘巷围岩变形量,能够维持巷道整体稳定,提高了煤炭资源采出率,实现了经济效益的最大化。 展开更多
关键词 沿空掘巷 围岩变形控制 煤柱宽度 极光优化算法 应力场分布 基本顶破断位置
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三向非等压应力场下围岩主应力差与塑性区分布关系研究 被引量：8
6
作者 刘洪涛 韩子俊 +5 位作者 韩洲 陈子晗 韦晟杰 刘勤裕 程文聪 吴双 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期291-306,共16页
首先,以弹性理论为基础推导出考虑巷道轴向应力影响的主应力差解析式,通过变化水平侧压比、轴向侧压比研究完全弹性条件时不同应力场下主应力差分布形态演化规律。其次,推导出考虑轴向应力作用的围岩塑性区近似解,研究不同应力环境下围... 首先,以弹性理论为基础推导出考虑巷道轴向应力影响的主应力差解析式,通过变化水平侧压比、轴向侧压比研究完全弹性条件时不同应力场下主应力差分布形态演化规律。其次,推导出考虑轴向应力作用的围岩塑性区近似解,研究不同应力环境下围岩的塑性区形态演化规律。最后,对比分析主应力差及塑性区形态特征,研究二者分布形态的对应关系,并通过数值模拟验证理论分析的正确性。研究结果表明:在弹性理论下,三向应力场条件的主应力差值分布会呈现圆形、椭圆形、蝶形3种形态的演化规律;在考虑巷道塑性破坏的情况下,主应力差值在σx、σz较小一侧形成峰值壳,在较大一侧形成卸压壳。在不同水平侧压比及轴向侧压比情况下,围岩塑性区形态会呈现圆形—椭圆形、椭圆形—蝶形、蝶形恶性扩展3个阶段的演化过程。巷道主应力差的分布形态在一定程度上可以反映塑性区形态,主应力差和塑性区在相同应力条件下的形态特征具有逐一对应关系,且二者形态在很大程度上由水平侧压比决定,轴向侧压比对塑性区形态影响较小。160206回风巷在偏转式主应力差集中区形成非对称异化特征。本文基于分析及现场破坏情况提出的联合协同支护技术在现场应用效果较好。 展开更多
关键词 主应力差 轴向应力 巷道塑性区 非静水压力场 围岩控制
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岩体变形及二次应力下矿体开采效应研究 被引量：1
7
作者 向欣欣 张耀平 雷大星 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第1期87-96,共10页
为了解围岩在变形及二次应力下矿体开采效应的影响,本文选取-410 m中段采用现场试验与数值模拟相结合的方法对崩落法采矿进行矿体效应研究。结果表明:围岩应力发生震荡变化,在矿体上下盘围岩附近存在应力明显降低区域,下盘大于上盘,顶... 为了解围岩在变形及二次应力下矿体开采效应的影响,本文选取-410 m中段采用现场试验与数值模拟相结合的方法对崩落法采矿进行矿体效应研究。结果表明:围岩应力发生震荡变化,在矿体上下盘围岩附近存在应力明显降低区域,下盘大于上盘,顶板最大主应力达0.44 MPa,局部呈现应力集中,且应力集中部位呈现类似水平零散分布的现象。同时开采边界呈现裂隙发育的状态。水平矿体有轻微下沉趋势,且在该中段的水平巷道边界和顶板裂隙附近易出现断层破碎带。竖直方向变形明显,且倾斜部位呈椭圆分布,最大下沉位移值达8.00 mm,最大上升方向变形值为3.03 mm,交界线附近易受到应力挤压现象。该研究对及时准确地掌握岩体变形规律和矿山安全信息使矿山安全有效合理地进行开采具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 围岩变形 应力集中 现场试验 数值模拟 开采效应
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基于钢锥冲击的煤层卸压方法研究 被引量：1
8
作者 任智敏 吕梦蛟 +2 位作者 王飞 王禹 张广太 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期37-47,共11页
针对煤矿冲击地压引起的采掘安全问题,以山西晋中左权五里堠煤矿3号煤层开采地质条件为工程背景,提出一种基于钢锥冲击煤层的卸压方法。根据通电线圈间产生电磁互感斥力原理,获得磁力驱动绕线钢锥撞击煤层的冲击力函数式,并结合弹性力... 针对煤矿冲击地压引起的采掘安全问题,以山西晋中左权五里堠煤矿3号煤层开采地质条件为工程背景,提出一种基于钢锥冲击煤层的卸压方法。根据通电线圈间产生电磁互感斥力原理,获得磁力驱动绕线钢锥撞击煤层的冲击力函数式,并结合弹性力学理论,分析冲击力作用下煤体应力场分布特征、裂隙类型、破裂范围及程度。结果表明:(1)冲击力与交流电电压及线圈级数呈正相关关系,与交流电频率及每米线圈匝数呈负相关关系。其中,电压是调控冲击力的最主要因素,综合考虑认为电压取660 V为宜。(2)计算显示钢锥长度与直径仅需1 cm和1.28 cm,与之匹配的2级加速线圈总长为2 cm,可实现冲击装置的微型化,便于在钻孔内灵活布置。(3)冲击力使钻孔横截面围岩出现集中系数为4.0~16.7的叶状极高应力区,其延伸长度为5倍钻孔半径,区内发育张拉裂隙;叶状区之外为集中系数1.7~3.3的高应力区,发育压剪裂隙,其范围可达50倍钻孔半径,据此得到卸压钻孔间距为2.5 m。(4)按卸压段长度,每孔内设置2个间距2 m的冲击装置,冲击力使钻孔纵截面围岩呈现针状极高应力区,相邻针状区间分布椭圆形压剪裂隙区,两者一起贯通2 m厚煤层,实现有效破煤卸压。研究成果为探索基于磁力钢锥冲击的煤层卸压技术奠定初步理论基础。 展开更多
关键词 冲击地压 互感斥力 钢锥 冲击力 钻孔围岩 应力场分布 煤层卸压 晋中左权 五里堠煤矿
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围岩冻融劣化对季节性寒区隧道稳定性的影响研究 被引量：3
9
作者 冯强 赵子栋 +4 位作者 刘海涛 刘炜炜 王洪波 张新鹏 张强 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第5期199-209,共11页
围岩冻融损伤会造成衬砌受到的变形压力增大,对衬砌的稳定性造成不利影响,是季节性寒区隧道工程研究的一个关键问题。通过对砂岩的冻融循环试验和压缩试验得到不同冻融次数下的砂岩应力—应变曲线,然后通过应力—应变曲线得到围岩的变... 围岩冻融损伤会造成衬砌受到的变形压力增大,对衬砌的稳定性造成不利影响,是季节性寒区隧道工程研究的一个关键问题。通过对砂岩的冻融循环试验和压缩试验得到不同冻融次数下的砂岩应力—应变曲线,然后通过应力—应变曲线得到围岩的变形参数和强度参数,最后将岩石力学参数变化规律嵌入ABAQUS软件中对冻融循环条件下的隧道长期稳定性进行数值分析,分别得到循环冻融0、6、12、18、24次下的围岩和衬砌的应力场及位移场。结果表明:①随着冻融循环次数增加,围岩所受的最大主应力和最小主应力均呈线性减小;②衬砌所受的最大主应力、最小主应力及衬砌位移均呈指数增大;③与未经冻融的情况相比,冻融循环24次后围岩的最大主应力、最小主应力分别减小了43.69%、20.66%;④衬砌的最大主应力、最小主应力及拱顶最大沉降分别增大了13.64%、15.75%、49.36%。在进行寒区隧道支护设计时,应考虑冻融作用下围岩自稳能力衰减而导致支护结构受力增大的问题。 展开更多
关键词 寒区隧道 隧道稳定性 冻融循环 围岩 应力场 位移场
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倾斜厚煤层综放工作面沿空掘巷窄煤柱宽度研究 被引量：3
10
作者 马建文 吕存书 廖永红 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期317-322,共6页
针对沙吉海煤矿14E02倾斜厚煤层综放面沿空掘巷窄煤柱留设尺寸问题,采用理论分析、数值模拟及矿压实测的方法,确定了窄煤柱合理宽度,研究结果表明:基于内外应力场理论计算得出沿空掘巷窄煤柱宽度不宜大于6.42 m(上限),基于弹塑性极限平... 针对沙吉海煤矿14E02倾斜厚煤层综放面沿空掘巷窄煤柱留设尺寸问题,采用理论分析、数值模拟及矿压实测的方法,确定了窄煤柱合理宽度,研究结果表明:基于内外应力场理论计算得出沿空掘巷窄煤柱宽度不宜大于6.42 m(上限),基于弹塑性极限平衡理论计算出窄煤柱宽度不宜小于3.96 m(下限);沿空掘巷数值模拟结果表明:4~5 m煤柱在掘进期间能够稳定,但在回采期丧失承载能力且极易引发巷道与煤柱联动性破坏,巷道维护极其困难;当煤柱宽度≥6 m时,窄煤柱在掘巷及回采期间均能形成稳定的弹性核,更利于巷道维护,窄煤柱合理宽度取6 m为宜,这与内外应力场理论计算得出的窄煤柱宽度上限值(6.42 m)基本一致,采用内外应力场理论确定沙吉海煤矿此类倾斜厚煤层综放面窄煤柱宽度较为合理;针对倾斜厚煤层综放面窄煤柱沿空掘巷破坏特点,提出了相应的围岩控制对策及支护方案。 展开更多
关键词 倾斜厚煤层 内外应力场理论 沿空掘巷 窄煤柱宽度 围岩控制
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巷道围岩渗流场和应力场各向异性特征分析及应用 被引量：17
11
作者 杨天鸿 师文豪 +3 位作者 于庆磊 李海洲 郑超 夏冬 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1815-1822,共8页
依托范各庄煤矿12号煤层底板的砂岩巷道工程实际,应用岩体结构面非接触测量(Sha-peMetriX3D)系统,对巷道开挖面进行岩体结构面数字摄影测量及识别,得到岩体结构面的几何分布参数;在此基础上,利用Mont-Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离... 依托范各庄煤矿12号煤层底板的砂岩巷道工程实际,应用岩体结构面非接触测量(Sha-peMetriX3D)系统,对巷道开挖面进行岩体结构面数字摄影测量及识别,得到岩体结构面的几何分布参数;在此基础上,利用Mont-Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论计算岩体的渗透张量和弹性张量,研究了岩体力学参数各向异性和尺度效应;最后,建立了平面应变情况下的巷道围岩各向异性渗流力学模型,采用COMSOL Multiphysics多物理场分析软件,计算得到了可以考虑节理分布特征的巷道围岩应力场和渗流场,并讨论了岩体力学性质主方向对围岩应力场、渗流场及损伤区的影响。研究表明,岩体的各向异性对数值模拟结果影响显著,等效连续介质的各向异性模型能考虑岩体结构面的影响,更符合工程实际。 展开更多
关键词 巷道围岩 渗流场 应力场 各向异性 裂隙岩体
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多煤层开采采场围岩内部应力光弹力学模拟研究 被引量：31
12
作者 郭文兵 刘明举 +1 位作者 李化敏 史新林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期8-12,共5页
应用相似理论和光弹性力学模拟实验方法 ,对多煤层同采条件下采场围岩应力场特点以及相互影响关系进行了研究 ,得出了 3组 4层煤开采时采场围岩应力分布规律、应力集中程度及其相互之间的影响范围和影响程度 .模拟结果对合理确定煤层群... 应用相似理论和光弹性力学模拟实验方法 ,对多煤层同采条件下采场围岩应力场特点以及相互影响关系进行了研究 ,得出了 3组 4层煤开采时采场围岩应力分布规律、应力集中程度及其相互之间的影响范围和影响程度 .模拟结果对合理确定煤层群开采顺序以及回采巷道和区段煤柱合理布置具有理论和实际意义 。 展开更多
关键词 围岩 应力场 应力条纹 光弹力学模拟模型 采场 矿山压力
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基于损伤理论的圆形巷道围岩应力场分析 被引量：36
13
作者 李忠华 官福海 潘一山 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z2期160-163,共4页
由于巷道掘进破坏了原岩地应力场,使围岩应力重新分布,应力集中区的高应力造成巷道变形破坏。特别是布置在高地应力区的巷道变形破坏更加严重。因此必须合理准确地计算巷道围岩应力场,为巷道变形破坏计算及稳定性分析提供理论依据。岩... 由于巷道掘进破坏了原岩地应力场,使围岩应力重新分布,应力集中区的高应力造成巷道变形破坏。特别是布置在高地应力区的巷道变形破坏更加严重。因此必须合理准确地计算巷道围岩应力场,为巷道变形破坏计算及稳定性分析提供理论依据。岩体内部存在微裂纹,其发生、扩展、并合,决定了岩石材料的宏观力学性能,因此巷道围岩应力场的计算应该考虑岩石材料的损伤特性。本文基于损伤理论计算得到的不同地应力情况下的圆形巷道围岩应力场,计算结果与实际情况符合得较好。 展开更多
关键词 圆形巷道 围岩 应力场 损伤
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基于统一强度理论的非均匀应力场圆形巷道围岩塑性区分析 被引量：77
14
作者 陈立伟 彭建兵 +1 位作者 范文 孙萍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期20-23,共4页
基于统一强度理论,推导出非均匀应力场的巷道围岩塑性区边界线方程式,可用于预测不同侧压系数时地下深埋隧洞的塑性区大小及形状.当不同程度地考虑中间主应力的影响时,围岩塑性区形状和大小有较大不同,且随水平应力与垂直应力差异性的增... 基于统一强度理论,推导出非均匀应力场的巷道围岩塑性区边界线方程式,可用于预测不同侧压系数时地下深埋隧洞的塑性区大小及形状.当不同程度地考虑中间主应力的影响时,围岩塑性区形状和大小有较大不同,且随水平应力与垂直应力差异性的增大,这种影响趋于明显. 展开更多
关键词 非均匀应力场 圆形巷道 围岩塑性区 侧压系数
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深部开采圆形巷道围岩破损区与支护压力的确定 被引量：14
15
作者 李铀 袁亮 +5 位作者 刘冠学 金学玉 薛俊华 余国锋 彭意 张明 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期226-231,共6页
应用经典塑性力学理论确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场存在一些问题,这影响深部圆形巷道的稳定性评价及支护设计的合理性。应用塑性力学求解新体系确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场准确解,进行了各向同性均质地层中圆形巷道破损区、地层... 应用经典塑性力学理论确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场存在一些问题,这影响深部圆形巷道的稳定性评价及支护设计的合理性。应用塑性力学求解新体系确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场准确解,进行了各向同性均质地层中圆形巷道破损区、地层残余强度与支护压力关系方面的研究,取得了如下成果:(1)破损区随开采深度的增加而增大,它们基本呈线性关系。(2)建立了支护压力与巷道埋深、围岩强度、围岩破坏后残余强度、围岩泊松比和重度之间的关系。研究成果可为支护设计提供重要参考。 展开更多
关键词 圆形巷道 围岩弹塑性应力场 破损区 支护压力
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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：36
16
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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非均匀应力场下巷道围岩弹塑性分析 被引量：45
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作者 潘阳 赵光明 孟祥瑞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期53-57,共5页
根据岩石材料的变形特性,引入了在实际工程中对巷道围岩具有一定影响的参数,采用岩石应力-应变三线段力学模型,分析了非均匀应力场下圆形巷道围岩弹性区、塑性软化区、塑性残余区的力学形态,推导出了非均匀应力场下圆形巷道弹塑性的理... 根据岩石材料的变形特性,引入了在实际工程中对巷道围岩具有一定影响的参数,采用岩石应力-应变三线段力学模型,分析了非均匀应力场下圆形巷道围岩弹性区、塑性软化区、塑性残余区的力学形态,推导出了非均匀应力场下圆形巷道弹塑性的理论解。在此基础上给出具体算例,分析了不同的影响因素对巷道围岩的影响。通过实例表明:岩石的侧压系数、应变软化、支护压力对围岩的力学形态、塑性区大小都有很大的影响;随着侧压系数的增加,巷道两帮处的塑性区范围在减小;软化模量的降低可以减小塑性区的半径;支护压力增加也可以减小塑性区半径。了解岩石的侧压系数,控制岩体的软化模量,适时加大支护压力均能有效地控制巷道围岩的稳定性。 展开更多
关键词 非均匀应力场 巷道围岩 弹塑性解 应变软化 侧压系数
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深埋隧洞围岩分类方法——JPQ系统 被引量：6
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作者 王广德 石豫川 +3 位作者 刘汉超 寇佳伟 单治钢 周春宏 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期77-80,100,共5页
本文以某深埋隧洞围岩分类为例、以著名的巴顿岩体质量分类Q系统为基础,建立了高地应力、高外水压力条件下的围岩分类方法———JPQ系统,经验证该方法在某深埋隧洞围岩分类中适用性好,并可推广使用。
关键词 围岩分类 JPQ系统 高地应力 高外水压力
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露天爆破对主运输平硐振动影响的模拟分析 被引量：8
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作者 孙豁然 肖海军 +2 位作者 姜培男 宫永军 庄世勇 《金属矿山》 CAS 北大核心 2003年第2期9-11,61,共4页
目前 ,爆破动载荷模拟分析软件在国内外尚未见报道。南芬露天铁矿运输主平硐在生产中要经受长期大爆破振动的考验 ,需要进行长期爆破对平硐振动影响的评价 ,为此 ,应用突加载荷法来模拟爆破振动响应 ,模拟中采用位移等效原则来确定突加... 目前 ,爆破动载荷模拟分析软件在国内外尚未见报道。南芬露天铁矿运输主平硐在生产中要经受长期大爆破振动的考验 ,需要进行长期爆破对平硐振动影响的评价 ,为此 ,应用突加载荷法来模拟爆破振动响应 ,模拟中采用位移等效原则来确定突加载荷的大小、作用时间和作用范围 ,通过大型岩体力学有限元分析软件FLAC计算 ,以进行岩体内的动态应力场的分析和巷道围岩稳定性的研究。工程实际数据检验 。 展开更多
关键词 露天爆破 突加载荷法 动载荷 围岩稳定性 平硐 模拟动态应力场
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围岩动态演化与块体稳定性分析 被引量：10
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作者 刘高 李新召 梁昌玉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1741-1746,共6页
以黄河上游拉西瓦水电站地下厂房为例,基于围岩动态演化和围岩应力的动态变化,运用块体理论分析了不同应力场状态下围岩块体的稳定性。研究结果表明,围岩块体稳定性、可能运动方式、滑动面(或滑面组合)以及滑动方向均显著地依赖于围岩... 以黄河上游拉西瓦水电站地下厂房为例,基于围岩动态演化和围岩应力的动态变化,运用块体理论分析了不同应力场状态下围岩块体的稳定性。研究结果表明,围岩块体稳定性、可能运动方式、滑动面(或滑面组合)以及滑动方向均显著地依赖于围岩应力场状态。在围岩动态演化过程中,拱顶块体的稳定性随着垂直应力σV增大和水平应力σh降低而减小,而边墙块体的稳定性逐渐增加,但当σV>σh则有所降低,反之亦然。应力状态的变化不仅影响块体稳定性,而且也使块体的滑动方式、滑动面、滑动方向发生变化。不同形态块体对应力状态的上述响应特征不同,短粗状块体反应更为明显。 展开更多
关键词 地下工程 围岩应力场 动态演化 块体理论 块体稳定性 活动方式
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