本项目以千米深埋高应力巷道围岩破坏失稳为背景，在高应力巷道围岩破坏、支护平衡二维模拟试验成果的基础上，采用原位测试与三维模拟试验的方法，紧紧围绕高应力巷道开挖、围岩变形破坏全过程及其与支护相互作用机理这一关键科学问题开展研究。通过开挖前在巷道围岩预定的不同深度范围内置入多点位移及压力测试元件，获得巷道开挖后在不同支护结构、不同支护强度状态下全过程位移及应力的变化规律；然后根据具体巷道的地质与工程条件等，采用新研制的三维模拟实验台和先进的数字图像采集相关分析技术，全场追踪模型观测面上特征点的位置变化；研究建立深部高应力巷道围岩开挖、破坏、支护平衡演化的动态力学模型，揭示不同支护结构和阻力对承载结构演化影响的机理，获得高应力巷道的围岩稳定控制机理，为巷道合理支护结构的研发提供理论基础。 2100433B

《深部巷道围岩破裂演化过程及其稳定控制机理》采用大尺度三维模拟试验、原位测试和数值模拟，对深部巷道围岩破坏过程中的应力、变形演化规律和破坏机制进行了探讨，同时对支护结构作用和承载结构形成机理进行了分析，在此基础上，提出了深部高应力巷道破裂岩体的过程控制机理与技术。

《深部巷道围岩破裂演化过程及其稳定控制机理》可为岩土工程相关研究生教学参考，亦可作为从事深部岩土工程研究人员的参考用书。

1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 深部巷道开挖与稳定研究现状

1.3 需要进一步研究的问题

1.4 主要研究内容与方法

2 三维模拟试验台系统及试验设计

2.1 大尺度三维模型试验台的研制

2.2 单元应力计的设计及测试方法

2.3 相似准则导出

2.4 模型模化设计

2.5 相似模型的制作

2.6 参数量测

2.7 本章小结

3 深部巷道围岩破裂演化规律及机理的试验研究

3.1 试验规划及研究内容

3.2 巷道围岩应力演化规律

3.3 巷道围岩内部变形规律

3.4 巷道围岩破坏特征与机制

3.5 支护作用机理及承载结构特性分析

3.6 本章小结

4 深部巷道围岩破裂演化规律的数值模拟研究

4.1 数值模拟内容及计算模型

4.2 应变软化模型概述

4.3 采用应变软化模型的围岩应力演化规律

4.4 不同残余强度对围岩变形破坏的影响

4.5 后期强化模型分析

4.6 本章小结

5 深部巷道分区破裂化现象探讨及围岩过程控制技术

5.1 深部巷道围岩分区破裂化探讨

5.2 深部巷道围岩过程控制机理与技术

5.3 本章小结

6 深部巷道围岩控制技术及工程应用

6.1 工程概况

6.2 原位实测分析

6.3 巷道支护方案设计

6.4 支护效果

6.5 本章小结

参考文献2100433B

本项目以巨野矿区典型的深井煤矿-赵楼煤矿为工程背景，针对深部高地应力作用下厚顶煤巷道支护难题，通过现场实测、理论分析、材料研发、数值分析、模型试验及现场试验等手段相结合的方法，对深部厚顶煤巷道的变形破坏及围岩控制机理进行研究。 项目主要对通过深部厚顶煤巷道变形破坏规律现场实测研究，得到了赵楼煤矿深部厚顶煤巷道顶板围岩不可控的主要原因及机制。基于塑性力学的极限分析理论，采用广义Hoek-Brown经验强度准则，推导出了巷道顶板冒落的迹线方程，讨论了不同岩体力学参数、围岩应力水平与支护荷载大小对顶板冒落范围的影响。提出了深部厚顶煤巷道“先控后让再抗”的耦合让压强力支护理念，改进了自主研发的让压型锚索箱梁支护系统。研制了新型柔性均布压力加载装置，基于赵楼煤矿3302工作面顺槽地质条件，针对让压型锚索箱梁支护系统两种典型支护方案（纵梁支护方案和横梁支护方案）下的开挖支护过程进行了地质力学模型试验研究，得到了不同支护方案的巷道围岩应力演化规律、围岩变形规律及支护构件的受力特性。建立了锚索梁支护系统对顶板围岩作用的三维力学模型，对锚索梁支护系统不同布置方式作用下的顶板围岩应力状态进行了分析，结果显示：纵横组合方案在顶板围岩中形成的围压状态最佳，其次为纵向单梁方案。在典型工程赵楼煤矿设计并实施了让压型锚索箱梁支护系统、工字钢锚索梁支护系统及T型钢带锚索梁支护系统、U型钢带锚索梁支护系统4大类14种数值试验和3大类11种方案的现场试验。研究表明：让压型锚索箱梁支护系统各方案比原支护方案效果显著提高；让压型锚索箱梁支护系统围岩控制效果整体优于工字钢锚索梁支护系统且经济性高；让压型锚索箱梁4种支护方案中，巷道围岩控制效果最好的为纵横组合方案，其次为纵向单梁方案，再次为纵向双梁方案，最后为横梁方案。 通过理论计算、数值试验与现场试验结果综合分析，最终得到了深部厚顶煤巷道围岩变形破坏机理及让压型锚索箱梁控制机制。 2100433B