浅谈深埋巷道动采作用下围岩稳定性研究及应用

《浅谈深埋巷道动采作用下围岩稳定性研究及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中科技大学研究生院学位办监制后勤集团论文印刷中心承印分类号学号2004512400001学校代码10487密级博士学位论文深埋巷道动采作用下围岩稳定性研究及应用学位申请人楼晓明：学科专业：岩土工程指导教师：郑俊杰教授答辩日期：2008.3ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringStudyandApplicationofSurroundingRockStabilityofD

2、eeply-buriedTunnelunderBlastingPh.D.Candidate:LouXiao-mingMajor:GeotechnicalEngineeringSupervisor:Prof.ZhengJun-jieHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMarch,2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究

3、成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在本文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘

4、要巷道工程的稳定性是地下矿山安全生产中最重要的问题之一，它影响矿山的生产进度和支护成本并且危及施工人员人身安全。由于岩体的复杂性、地下水作用以及岩体力学理论远远滞后于工程实践，巷道工程的稳定性一直是没能得到很好解决的问题。随着我国地下资源开采深度的增加，岩体力学理论已经远远满足不了巷道工程的需要。在地下矿山岩体内开挖巷道后，巷道围岩松动圈往往是静态应力场和爆破地震波场共同作用的结果。然静态应力场和地震波场对巷道围岩的破坏机制和破坏准则是各不相同的，裂纹在巷道围岩中的分布方式及其本身的形态与力学性能又千差万别，回采爆破地震波在岩体中的叠加和

5、传播规律也极其复杂，因此地下矿深埋巷道地震波场作用下围岩松动圈理论也成了目前巷道工程中研究的热点与难点。为了使理论分析与计算能在决策方面指导巷道的支护设计，控制围岩稳定性，本文对矿山深埋巷道围岩在静、动态应力场作用下引起的松动圈及扩展范围进行了系统的研究，对巷道施工方法和支护参数进行了分析，并以平水铜矿运输巷道为例，对研究结果进行了计算和验证。本文主要完成了以下几方面的工作：（1）以圆形断面巷道为例，在考虑地下水和初始损伤的基础上研究了巷道围岩的二次应力场分布规律，在此基础上采用弹塑性损伤力学理论研究了巷道围岩损伤区半径与水压力之间的关系

6、，结果显示：当水压力接近临界水压时，巷道围岩就可能发生突水事故。然后，应用莫尔－库伦理论，对在地质条件较差的岩体中开挖引起的剪裂区范围进行了研究。（2）利用断裂力学理论及统一强度准则，在考虑地下水压力和初始损伤的基础上对巷道围岩开挖引起的裂纹扩展长度及裂尖塑性区范围进行了研究，研究结果认为：巷道断面、应力场、地下水、初始裂纹尺寸与中间主应力等都与扩展范围有很大的关系。（3）应用爆破应力波传播理论，研究了扇形柱状耦合装药同时爆破和微差爆破引起的巷道围岩质点振动速度及动态应力场，并通过数值分析的方法验证理论结果，最后分析了爆破延迟时间对围岩质

7、点振动速度的影响。（4）根据岩石破坏特征的不同，将回采爆破引起的影响范围分为压碎区、裂隙I区和震动区。根据爆破冲击波及应力波的破岩机理，确定了回采爆破引起的压碎区和裂隙区范围。然后，建立了爆破地震波作用下巷道围岩裂纹的起裂、扩展和止裂判据，对地震波引起的巷道围岩裂纹累积扩展长度和累积损伤进行了研究。（5）对地质条件较差地段的巷道三次成巷和一次成巷施工方法进行了模拟，得出了多次成巷施工方法引起的松动圈范围要小于一次成巷引起的松动圈范围的变化规律。综合锚喷支护的特点，研究了锚杆的支护机理和松动圈支护参数。最后，提出了减小爆破对巷道稳定影响的措

8、施。关键词：巷道工程围岩松动圈爆破地震波累积扩展长度累积损伤巷道支护IIAbstractStabilityoftunnelengineeringisoneofthemostimportantp