杨柳矿采动底板巷道围岩变形机理及稳定控制.pdf

中图分类号 I 旦曼2 2 学科分类号 丝Q 3 Q 2 Q 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 杨柳矿采动底板巷道围岩变形机理及稳定控制 作者姓名更渔文 专业名称采芷工捏 研究方向鲞道国蚩圭拄理i 金皇拉苤 导师姓名赵光明教授 导师单位塞徽理王太堂 答辩委员会主席奎俊越教援级高王 论文答辩日期2 0 1 6 年6 月4 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 6 年6 月4 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni nM i n i n g E n g i n e e r i n g ． M e c h a n i c a la n a l y s i sa n d s t a b i l i t yc o n t r o l l i n gt e c h n o l o g y o ft h es u r r o u n d i n gr o c ka r o u n d r o a d w a yi nf l o o r s t r a t a si n f l u e n c e db y m i n i n go fY a n g l i uc o a lm i n e C a n d i d a t e J i aH a n w e n S u p e r v i s o r P r o f ．Z h a oG u a n g m i n g S c h o o lo fM i n i n ga n dS a f e t y A n H u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．1 6 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，P ．R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得塞徼堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者张监魄斟列月j 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徵理王太堂有保留、使用学位 论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权 单位属于塞徽堡王太堂。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磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 塞徽堡王太堂可以将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、汇编 学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名‘笑物文 签字日期b ，睁调7 日 锄签名赵先。叭签字日期b 解‘月7 日 万方数据 摘要 摘要 我国大多矿井在设计巷道布置方式时，会选择在稳定性较高的底板岩层中布 置采区上下山、机风巷、瓦斯抽采巷。多数底板巷道不同程度受到上方采区作业 的开采扰动影响，因此研究采动底板巷道围岩变形机理及围岩控制技术是对巷道 支护理论的重要补充。本文以淮北矿区杨柳煤矿受1 0 4 1 6 工作面动压影响下的底 板机巷瓦斯抽采巷道为工程背景，1 0 4 1 6 机巷抽采巷对于释放1 0 4 1 6 机巷和1 0 4 采区上8 2 煤层的瓦斯超标压力意义巨大，同时，该抽采底板巷将作为下一采区的 总回风巷，若该底板巷道破坏严重则会对下一采区造成不可估量的经济损失，本 文针对采动底板巷道围岩变形机理，巷道围岩稳定控制技术展开了一系列研究， 认清动压底板巷道失稳机理、降低支护成本、保障矿井安全生产具有重要意义， 同时对相似条件下采动底板巷道的安全开采具有一定借鉴意义和工程实践价值。 本文针对采动底板巷道的工程地质特性，运用弹塑性力学、损伤力学通过在 巷道围岩中建立锚注区，将锚杆端头锚固力、预紧力引入到平衡微分方程中，从 而形成围岩一支护耦合过程在理论推导中的具体体现。将沿巷道开挖面向后的巷 道围岩划分为受“空间效应”影响段以及不受“空间效应”影响段，针对以往利 用卡式方程和芬纳公式获得的围岩支护特性曲线，重新进行分析，重点对其支 护作用机理和时间进行说明和修正。 采用F L A C 3 D 数值模拟程序，分析采动底板巷道围岩破坏情况，建立了两种 支护条件下、采空区充填条件下的围岩应力场、位移场及塑性区范围等进行非线 性计算机模拟和分析研究。通过对两种不同的支护方案进行模拟，确定“锚网索 喷注”联合支护方案及相关技术参数，对控制采动底板巷道围岩稳定性具有重要 作用。 将理论公式与支护数值模拟方案相结合，运用于杨柳矿采动底板巷道，并在 现场进行巷道变形观测，结果表明，底板抽采巷围岩变形得到控制，支护效果良 好，采动底板巷道围岩变形机理与稳定控制技术成功应用于工程实践。 图6 9 表4 参6 l 关键词采动影响；底板巷道；弹塑性分析；数值模拟；围岩控制 分类号T D 3 2 2 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 ．I I ． 万方数据 摘要 A b s t r a c t I no u rc o u n t r ym o s t l ym i n ei nt h es e l e c to fr o a d w a ya r r a n g e m e n t ，t h em i n i n ga r e a o nt h ed o w n h i l l ，g a sd r a i n a g et u n n e lm i n i n g ，r o a d w a yl a y o u ti nt h eh i g h e rs t a b i l i t yo f t h ef l o o rs t r a t a ．T h em a j o r i t yo ff l o o rr o a d w a yi sa f f e c t e db yt h em i n i n gd i s t u r b a n c e ，S O i t i s i m p o r t a n tt os t u d yt h ed e f o r m a t i o nm e c h a n i s ma n dc o n t r o lt e c h n o l o g yo f s u r r o u n d i n gr o c k ．I nt h i sp a p e r , t a k i n gH u a i b e im i n i n ga r e ai nY a n g l i uC o a lM i n e 10 416w o r k i n gf a c ef l o o rb yg a sp r e s s u r eu n d e rt h ei n f l u e n c eo ft h et u n n e ld r a i n a g e t u n n e la St h ee n g i n e e r i n gb a c k g r o u n d ，10 416r o a d w a yd r a i n a g el a n ef o rt h el i b e r a t i o n o f1 0 4 1 6m a c h i n el a n ea n d1 0 4m i n i n ga r e ao f8 2c o a ls e a mg a sp r e s s u r ee x c e e dt h e s t a n d a r do fg r e a ts i g n i f i c a n c e ．A tt h es a m et i m e ，t h ee x t r a c t i o nL a n ew i l ls e r v ea sa m i n i n ga r e ao ft o t a lr e t u r na i rr o a d w a yt h e s el o t s ，o n c ea R e rG r o s sm i n i n gs e v e r e l y d a m a g e d ，r e p a i rw o r kw i l lc a u s eh u g el o s s e st ot h em i n ep r o d u c t i o n ，a c c o r d i n gt ot h e d e f o r m a t i o nm e c h a n i s mo fs u r r o u n d i n gr o c ko ff l o o rr o a d w a yo fM i n i n gR o a d w a y S u r r o u n d i n gR o c kS t a b i l i t yC o n t r o lT e c h n o l o g yl a u n c h e d as e r i e so fr e s e a r c h ， u n d e r s t a n dt h ed y n a m i cp r e s s u r ea tt h ee n dp l a t er o a d w a yi n s t a b i l i t ym e c h a n i s m ，i s i m p o r t a n tt or e d u c et h ec o s to fs u p p o r ta n dg u a r a n t e et h es a f e t yo fm i n ep r o d u c t i o n , a t t h es a m et i m eh a sac e r t a i nr e f e r e n c ev a l u ef o re n g i n e e r i n gp r a c t i c es a f em i n i n go f f l o o rr o a d w a yu n d e rs i m i l a rc o n d i t i o n s ． T h ea c c o r d i n gt ot h ee n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ff l o o rr o a d w a y m i n i n g ，u s i n ge l a s t i ca n dp l a s t i cm e c h a n i c sa n dd a m a g em e c h a n i c sb ye s t a b l i s h i n gt h e a n c h o rg r o u t i n gz o n e si nt h es u r r o u n d i n gr o c ko ft h et u n n e l ，w i l lb et h ee n do ft h e a n c h o rh e a da n c h o r i n gf o r c e ，p r et i g h t e n i n gf o r c ei si n t r o d u c e di n t ot h ed i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s o fe q u i l i b r i u m ，c h a r a c t e r i z a t i o n ，g r o u t i n gi s s p r a y e dc o n c r e t es u p p o r t s u p p o r t i n gp a r a m e t e r so fc o h e s i o n ，f r i c t i o na n g l ew e r ei n c r e a s e o rr e d u c t i o n ，e t c ．， l e a d i n gt ot h ef o r m a t i o no fs u r r o u n d i n gr o c ks u p p o r t i n gc o u p l i n gp r o c e s se m b o d i e di n t h et h e o r e t i c a ld e r i v a t i o n ． A n a l y s i so fm i n i n gf l o o rr o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c kd e s t r u c t i o n ，e s t a b l i s h e dt w o b r a n c hs u p p o r tc o n d i t i o n s ，m i n e do u ta r e a , f i l l i n gc o n d i t i o n so fs u r r o u n d i n gr o c ks t r e s s f i e l d ，d i s p l a c e m e n tf i e l da n dp l a s t i cz o n es c o p ee t e ．n o n l i n e a rc o m p u t e rs i m u l a t i o na n d a n a l y s i s ．B a s e do nt h et w od i f f e r e n ts u p p o r t i n gs c h e m es i m u l a t i o n ，d e t e r m i n et h ec a b l e a n c h o ra n dr e l a t e dt e c h n i c a lp a r a m e t e r so ft h ei n j e c t i o nc o m b i n e ds u p p o r ts c h e m e ．I I I - 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 p l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h ec o n t r o lo fm i n i n gf l o o rr o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c k s t a b i l i t y ． C o m b i n e d 州t I lt h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o nr e s u l t s ，i nm i n i n g r o a d w a yf l o o ro fe n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n ，t h ef i e l ds u p p o r t i n ge f f e c to b s e r v a t i o ns h o w s ， r o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c ko b t a i n e ds t a b l ec o n t r o l ，m i n i n gf l o o rr o a d w a ys u r r o u n d i n g r o c kd e f o r m a t i o nm e c h a n i s ma n d s t a b i l i t y c o n t r o lt e c h n o l o g y a p p l i e d t ot h e e n g i n e e r i n gp r a c t i c e ． F i g u r e6 9t a b l e4r e f e r e n c e6 1 K e y W o r d s D y n a m i cp r e s s u r e ；r o a d w a yi nf l o o rs t r a t a ；E l a s t o - p l a t i ca n a l y s i s ； n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；C o n t r o lo f s u r r o u n d i n gr o c k C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 2 2 一Ⅳ． 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．．⋯．．．．．．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I I l 绪{ 念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 问题的提出及研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．2 课题研究现状综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．2 ．1 采动底板巷道应力分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 ．2 采动巷道围岩变形力学机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．3 动压影响底板巷道围岩稳定性控制技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 1 ．3 存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．4 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．5 技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 采动影响底板巷道围岩力学理论分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．1 采动底板巷道概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 ．2 上采空区影响下底板瓦斯抽巷围岩力学理论分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 2 ．2 ．1 围岩一支护作用机理及巷道力学模型选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 2 ．2 ．2 岩石本构模型的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．2 ．3 基本方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。l l 2 ．2 ．4 巷道围岩损伤区、破裂区位移计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 2 ．3 杨柳矿1 0 4 1 6 机巷瓦斯抽排底板巷道损伤、破裂分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 2 ．3 ．1 根据实际工程修正参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 2 ．3 ．2 围岩损伤、破裂边界线计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 3 动压影响底板巷道围岩变形破坏规律数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 3 ．1 数值模拟方法与其基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．1 ．1F L A C 3 D 简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 3 ．1 ．2F L A C 3 D 的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．2 数值模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 3 ．2 ．1 计算模型建立与尺寸参数设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．2 - 2 数值计算模型的建立及网格的划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．2 ．3 支护方案一的设计及参数设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 3 ．2 ．4 岩石力学参数的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．3 模拟工作面开挖对巷道支护方案一的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 0 3 ．3 ．11 0 4 1 6 工作面掘进5 0 米⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 0 3 ．3 ．21 0 4 1 6 工作面掘进1 0 0 米⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 3 ．3 ．31 0 4 1 6 工作面掘进1 5 0 米⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 l 3 ．4 采空区垮落后对支护方案一的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 3 ．4 ．1 采空区垮落模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 3 ．4 ．2 采空区垮落后对支护效果影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 3 ．5 支护方案二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 8 3 ．5 ．1 方案设计及相关技术参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 8 3 ．5 ．2 支护方案二支护效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 9 3 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 l 4 采动底板巷道围岩稳定控制补强技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 4 ．1 研究段巷道围岩的工程和地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 4 ．2 研究段巷道围岩变形破坏的主要原因⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 4 ．31 0 4 1 6 瓦斯抽排巷维修支护方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 4 ．3 ．1 方案一 “锚一网一索一喷一注”联合支护方案 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 4 ．3 ．2 方案二 “架棚．锚注．锚网喷”联合支护 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 4 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 5 工程实践⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 5 ．1 支护观测方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 1 5 ．2 观测结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 2 5 ．3 支护效果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 4 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 4 6 结论与不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 5 6 ．1 结{ 仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 5 6 ．2 不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 6 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。7 1 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 3 ．．V I ．． 万方数据 目录 C o n t e n t s C h i n e s eA b s t r a c t ⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．】[ E n g l i s h A b s t r a c t ．⋯⋯⋯．⋯．⋯．．．⋯．．⋯．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯．．．．．．I I I lI n t r o d u c t i o n ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1P r o p o s et h ep r o b l e m sa n dr e s e a r c hs i g n i f i c a n c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 1 ．2R e s e a r c hs t a t u s ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．．】l 1 ．2 ．1F l o o rs t r e s sd i s t r i b u t i o nr u l e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 ．2D e f o r m a t i o na n df a i l u r er u l e so fr o a d w a yi nf l o o rs t r a t a ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．3S t a b i l i t yc o n t r o lt e c h n o l o g yo fs u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 1 ．3E x i s t i n gp r o b l e m s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．4R e s e a r c hc o m e m s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．5T e e h n i c a lr o u t e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2M e c h a n i c sa n a l y s i so fs u r r o u n d i n gr o c ka r o u n dr o a d w a yi nf l o o rs t r a t a ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2 ．1O v e r v i e wo f f l o o rr o a d w a y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．2M e c h a n i c st h e o r ya n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 2 ．2 ．1M e c h a n i c a lm o d e ls e l e c t i o no fr o a d w a y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 2 ．2 ．2C o n s t i t u t i v em o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．2 ．3B a s i ce q u a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 l 2 ．2 ．4D e f m a t i o no f r a d i u so f p l a s t i cz o n ea n db r o k e nz o n e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 2 ．3A n a l y s i so f r a d i u so f p l a s t i cz o n ea n db r o k e nz o n e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 2 ．3 ．1P a r a m e t e rm o d i f i c a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．3 ．2D e f m a t i o no f r a d i u so f p l a s t i cz o n ea n db r o k e nz o n e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 7 2 ．4C h a r p t e r s u m m a r y ．．．⋯．．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3 3 N u m e r i c a ls i m u l a t i o no fd e f o r m a t i o na n df a i l u r el a wo fs u r r o u n d i n gr o c k ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 5 3 ．1S o l v i n gm e t h o da n df u n d a m e n t a lp r i n c i p l eo f F L A C 3 D ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．1 ．1I n t r o d u c t i o no fF L A C 3 D ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 5 3 ．1 ．2F u n d a m e n t a lp r i n c i p l eo fF L A C 3 D ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 5 3 ．2N u m e r i c a lm o d e lb u i l d i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 7 3 ．2 ．1C a l c u l a t i o nm o d e le s t a b l i s h m e n ta n dd i m e n s i o np a r a m e t e rs e t t i n g ⋯⋯⋯2 7 3 ．2 ．2M e s hd i v i s i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．2 ．3 P a r a m e t e rs e t t i n go f A s u p p o r ts c h e m e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 3 ．2 ．4S e l e c t i o no f r o c km e c h a n i c a lp a r a m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 - ⅥI - 万方数据 一一一． ．． 一． 一室丝里三盔兰堡圭兰垡笙窒 一 3 ．3I n f l u e n c eo f w o r k i n gf a c ee x c a v a t i o no no f r o a d w a ys u p p o r ts c h e m eA ⋯⋯⋯3 0 3 ．3 ．1W o r k i n gf a c ee x c a v a t i o n5 0m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．3 1 3 ．3 ．2W o r k i n gf a c ee x c a v a t i o n1 0 0m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 6 3 ．3 ．3W o r k i n gf a c ee x c a v a t i o n1 5 0m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 3 ．4E f f e c to fm i n e do u ta r e ao i ls u p p o r ts g h e m eA ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6 3 ．4 ．1S i m u l a t i o no f m i n e do u ta r e a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 6 3 ．4 ．2E f f e c to f m i n e do u ta r e ao ns u p p o r t i n ge f f e c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．．4 7 3 ．5I n f l u e n c eo f w o r k i n gf a c ee x c a v a t i o no no f r o a d w a ys u p p o r ts c h e m eB ．．．．．．．．．．．4 8 3 ．5 ．1S c h e m ed e s i g na n dr e l a t e dt e c h n i c a lp a r a m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．⋯．．．4 8 3 ．5 ．2S u p p o r t i n ge f f e c to f s u p p o r ts c h e m eB ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯4 9 3 ．6C h a r p t e rs u m m a r y ．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．⋯．．．⋯．．．．．．．．．⋯．．⋯．⋯⋯．⋯．．．．51 4S t a b i l i t yc o n t r o lt e c h n o l o g yo fs u r r o u n d i n gr o c k ．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．⋯．．⋯．．．．．．．．．．⋯．⋯．⋯⋯．．．．．．．．5 3 4 ．1E n g i n e e r i n ga n d g e o l o g i c a ls i t u a t i o no f s t u d i e dr o a d w a y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 3 4 ．2 P r i n c i p a lr e a s o n so f s t u d i e dr o a d w a yd e f o r m a t i o na n df a i l u r e ．．．．⋯⋯⋯．．⋯．．．．．．．5 3 4 ．3 D e s i g no fs u p p o r t s c h e m e ．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．．⋯⋯．．⋯．⋯．．．⋯．．．．．．．．．5 5 4 ．3 ．1S u p p o r t i n gs c h e m eA ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 5 4 ．3 ．2S u p p o r t i n gs c h e m eB ⋯．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．⋯．．．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．．5 7 4 ．4C h a r p t e rs u m m a r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 9 5E n g i n e e r i n gP r a c t i c e ．⋯．⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．．．⋯．．⋯．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．6 1 5 ．1D e s i g no fs u p p o r t i n go b s e r v a t i o ns c h e m e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 5 ．2O b s e r v a t i o nr e s u l t sa n da n a l y s i s ．⋯．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．⋯．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．6 2 5 ．3S u p p o r t i n ge f f e c t ⋯．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．⋯．．．6 4 5 ．4C h a r p t e rs u m m a r y ⋯⋯⋯．．．．．⋯．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯．．．．．6 4 6C o n c l u 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