封面

弱胶结软岩大变形破坏控制理论与技术

内容简介

前言

第1章 绪论

第2章 弱胶结软岩物理力学性质与理论模型

第3章 隧洞围岩锚固效应量化分析模型

第4章 软岩隧洞围岩-锚杆耦合流变理论模型

第5章 软岩隧洞围岩-大变形锚杆耦合支护理论与技术

第6章 高应力软岩巷道耦合支护理论与技术

第7章 高应力软岩巷道定量让压约束混凝土拱架设计研究

第8章 富水破碎带隧洞围岩注浆加固理论与技术

封底 2100433B

本书围绕弱胶结软岩大变形破坏控制理论与技术这一关键问题展开系统研究：基于岩体力学试验，建立了弱胶结软岩的本构模型及峰后强度演化方程；从锚杆锚固效应入手，建立了隧洞围岩锚固效应量化分析模型；建立了软岩隧洞围岩-锚杆耦合流变理论模型，并进行了理论解析；开发了新型高强恒阻大变形锚杆，建立了锚杆-围岩耦合模型，并进行了锚固效应对参数的响应分析；研究了单一锚网索支护体系失效机理，提出了锚网索-混凝土拱架双耦合支护理论与技术；设计研发了高应力软岩巷道定量让压约束混凝土拱架；探讨了松散破碎围岩注浆加固强度增长规律，揭示了富水破碎带围岩注浆加固机理，开发了注浆加固技术。

《深部软岩大变形控制理论与技术》采用软岩非线性大变形理论，结合工程地质学和现代大变形力学的方法，对深部软岩大变形破坏进行综合研究，确定复合型变形力学机制，提出稳定性控制原则和支护对策。通过理论和数值模拟分析，研究深部软岩锚网索一桁架耦合支护原理和支护体与围岩间的相互作用关系。根据非线性大变形设计理论，结合耦合支护的相关理论，详细分析和总结锚网索一桁架耦合支护技术设计内容。

《深部软岩大变形控制理论与技术》可供从事采矿工程专业的科研人员及高等院校相关专业师生阅读参考。

前言

第1章 绪论

1．1 深部软岩工程发展概况

1．1．1 国内外深部工程

1．1．2 国内外深部工程稳定性控制

1．1．3 软岩工程支护技术

1．1．4 常规支护技术存在的问题

1．2 深部软岩工程研究内容及方法

1．2．1 研究内容

1．2．2 研究方法

第2章 深部软岩工程特性及临界深度确定

2．1 深部软岩工程特性

2．1．1 深部软岩工程的特点

2．1．2 深部软岩工程的特性

2．1．3 柳海矿深部软岩工程的特点

2．2 深部软岩工程地质条件分析

2．2．1 地层岩性

2．2．2 矿井断层及构造条件

2．2．3 矿井水文地质情况分析

2．2．4 矿井地应力情况分析

2．3 深部软岩巷道围岩结构

2．3．1 宏观结构

2．3．2 微观结构

2．4 深部软岩矿物成分分析

2．4．1 全岩矿物X射线衍射分析

2．4．2 黏土矿物X射线衍射分析

2．5 柳海矿深部软岩临界深度的确定

2．5 ，1深部软岩工程临界深度的概念

2．5．2 柳海矿深部软岩矿井临界深度的确定

2．5．3 柳海矿深部软岩矿井的难度系数

第3章 深部软岩破坏特征分析

3．1 深部软岩工程破坏现象及特征

3．1．1 深部软岩单轨巷变形破坏特征

3．1．2 深部软岩已施工交叉硐室群变形破坏特征

3．2 深部软岩破坏过程数值模拟研究

3．3 深部软岩工程破坏原因分析

3．3．1 工程地质条件复杂

3．3．2 支护理论依据不当

3．3．3 支护技术落后

3．4 泵房吸水井立体交叉硐室群稳定性分析

3．4．1 结构布置

3．4．2 施工顺序

3．5 深部软岩巷道底鼓变形分析

3．5．1 深部软岩巷道底鼓特征

3．5．2 深部软岩巷道底鼓的类型

3．5．3 柳海矿深部软岩巷道底鼓机理

第4章 深部软岩工程非线性大变形力学设计

4．1 深部软岩工程支护原则

4．1．1 “对症下药”原则

4．1．2 过程原则

4．1．3 塑性圈原则

4．1．4 优化原则

4．2 深部软岩巷道非线性大变形力学设计方法

4．2．1 设计的内容和特点

4．2．2 设计的基本步序

4．3 软岩巷道支护非线性大变形力学设计数值分析

4．3．1 线弹性小变形模型的变形特征

4．3．2 大断面硐室非线性大变形力学分析

4．3．3 交叉点非线性大变形力学分析

第5章 深部软岩控制对策及蠕变模型

5．1 深部软岩工程稳定性控制原则及对策

5．1．1 深部软岩工程稳定性控制原则

5．1．2 深部软岩工程稳定性控制对策

5．2 深部软岩围岩支护体蠕变模型

5．3 深部软岩控制对策数值模拟分析

5．3．1 数值计算方法简述

……

第6章 锚网索一桁架耦合支护技术

第7章 工程实例

参考文献2100433B

弱胶结软岩在西部广泛分布，由于其胶结差、强度低、遇水泥化、自稳性差，给矿山工程、水利水电工程和交通工程等相关岩土工程施工和维护带来极大的困难，严重威胁生产安全。针对其中的关键问题，我们进行了弱胶结软岩巷道锚喷结构加固机理及其动力损伤研究，掌握了典型弱胶结软岩变形破坏规律，揭示了围岩开挖劣化和锚喷结构加固机理，为工程加固提出了可靠的设计理论和施工技术。在弱胶结软岩的本构关系、损伤机制、强度理论、灾变机理、工程锚固效应等方面取得系列理论成果，并在煤矿巷道支护中得到应用，产生了重大经济效益和安全效益。发表相关论文29篇（其中SCI和EI收录分别为8和17篇）；授权专利7项（其中发明专利2项）；获省科技进步奖2项；中国煤炭工业协会科学技术奖2项。培养博士生3名（一篇获山东省优秀博士学位论文，二篇获校优秀博士学位论文）。 主要成果归纳如下： （1）建立了弱胶结软岩、煤单体的本构关系。通过典型矿区弱胶结软岩和煤体的室内物理力学性质试验，建立了弱胶结软岩的损伤本构模型；掌握了峰后劣化规律，提出了弱胶结软岩体的峰后强度演化方程，并将模型嵌入数值分析软件进行了数值分析与工程应用。 （2）揭示了煤-岩组合体的等效强度准则及界面效应影响机理。采用变形能等效理论，研究煤、岩交界面的强度影响机制，建立了煤-岩体的等效模型和破坏准则，导出了在界面效应下的应力传递及派生应力解析解，探索了煤-岩体的破坏演化机理、破坏的前兆信息和变化规律。 （3）创建了弱胶结软岩巷道复合顶板锚固效应解析方法，揭示其荷载传递机理。采用等效理论和均匀化方法处理锚固区岩体，推出了锚固体的加固效应度量因子和穿层锚杆加固效应与围岩变形状态的定量关系，并进一步得到了复杂应力状态下锚杆屈服失效的参数解析表达式；建立了不同软硬组合下复合软岩顶板的数值计算模型，分析了不同岩层赋存状态、层理面位置和应力水平下锚固体应力的分布规律。 （4）建立了西部典型矿区弱胶结软岩巷道围岩的力学模型和锚固模型。针对复合型软弱岩层对巷道围岩稳定性影响的厚度效应、刚度效应和强度效应进行分析，考虑岩体的拉、压弹性模量差异建立了围岩的损伤力学模型，通过数值方法揭示围岩的损伤演化机理和变形破坏规律，推导锚固体解析解，确定加固效应量化指标，分析了锚杆的锚固效应，优化了支护参数。在伊犁矿区、陕西孟村煤矿等和地质条件类似工程中应用。