张集矿深井马头门围岩稳定性分析与支护研究.pdf

中图分类号 旦3 5 3 学科分类号 5 6 0 ．4 5 3 0 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 张集矿深井马头门围岩稳定性分析与支护研究 作者姓名陈志勇 专业名称土木工程 研究方向结构工程 导师姓名姚直书教授 导师单位塞徵堡王太堂 答辩委员会主席秦勇教授级高工 论文答辩日期 2 0 15 年0 5 月2 8 日 安徽理工大学研究生院 2 0 1 5 年0 3 月3 0 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni nC i v i lE n g i n e e r i n g l n g a t es u r r o u n d i n gr o c ks t a b i l i t ya n a l y s i sa n ds u p p o r t l n g 一1一 -- ．I●-一 r e s e a r c hfd e e li nZ h ；g i r e s e a r c h0d e e pw e l li nz n a n git1 C a n d i d a t e C h e nZ h i y o n g S u p e r v i s o r P r o f ．Y a oZ h i s h u S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e 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 含为获得安徽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。 学位论文储张越吼近型月堑日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徽堡王太堂有保留、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 单位属于塞筮堡王太堂。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 安徽理工大学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c l 皇参曹 签字日期沙I 舜嘲≥8 日 导师签名签争日期加f f 年f 月毋日 万方数据 摘要 捅晏 随着我国煤炭开采深度的不断加大，矿井多呈现出工程地质条件复杂、地压 大等特点。由于深井马头门位处矿井咽喉部位，设计断面大，连接硐室多，在施 工过程中，围岩反复受到扰动，因此，深井马头门破坏的现象时有发生，严重影 响着建井速度和矿井安全。针对这一技术难题，论文以淮南矿业集团张集煤矿深 部井马头门为工程背景，进行了深井马头门围岩稳定性分析和支护技术研究工作。 首先，根据岩石力学原理，对煤矿深井马头门围岩应力和变形特性进行了分 析，得到其分布规律，同时分析了围岩与支护结构共同作用原理，为支护设计提 供了理论基础。 其次，在分析张集煤矿深部井马头门的工程地质条件基础上，进行了主要岩 石的物理力学性能试验和围岩松动圈测试，得到了岩石主要力学指标和围岩松动 圈大小。据此，根据支护原理，对马头门进行了支护设计，得到了初步支护方案。 然后，通过数值模拟方法，建立了张集煤矿深部井马头门围岩稳定性分析模 型，通过计算分析，提出了马头门优化支护方案，计算结果表明，优化方案更能 确保深部井马头门围岩稳定和支护结构安全。 最后，通过工程应用和现场监测结果表明，采用的优化支护方案可确保张集 煤矿深部井马头门的围岩稳定和支护结构安全。 图【5 1 ] 表【6 】参【5 3 ] 关键词深井马头门；围岩稳定性；支护结构；数值模拟；模型试验； 分类号T D 3 5 3 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 万方数据 摘要 A b s t r a c t W i mt h ei n c r e a s i n go fd e p t ho fc o a lm i n i n g ，i tp r e s e n tac o m p l i c a t e de n g i n e e r i n g g e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n dl a r g eg r o u n dp r e s s u r ea n dS Oo n ．B e c a u s ed e e pw e l li n g a t e l o c a t e di nt h et h r o a to fm i n e ，l a r g ec r o s s s e c t i o nd e s i g na n dc o n n e c t i o nm o r ec a v e m ，a n d a l s ot h es u r r o u n d i n gr o c kr e p e a t e d l yd i s t u r b e dd u r i n gc o n s t r u c t i o n ．T h e r e f o r e ，t h e p h e n o m e n o no fd e e pw e l li n g a t ed a m a g eO c c u r sf r e q u e n t l y , s e r i o u s l ya f f e c tt h es p e e do f w e l l sc o n s t r u c t i o na n dm i n es a f e t y ．I no r d e rt os o l v et h i st e c h n i c a lp r o b l e m ，t h i sp a p e r t a k e sH u a l n a nm i n i n gg r o u po fZ h a n g j ic o a lm i n ed e e ps h a f ti n g a t ea se n g i n e e r i n g b a c k g r o u n d ，t oa n a l y s i st h es t a b i l i t yo fs u r r o u n d i n gr o c ko nt h ed e e pw e l li n g a t ea n d r e s e a r c hd os u p p o r t i n gt e c h n o l o g yr e s e a r c h ． F i r s to fa l l ，a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fr o c km e c h a n i c s ，d e e pw e l li n g a t es t r e s s a n dd e f o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs u r r o u n d i n gr o c ki nc o a lm i n ea r ea n a l y z e d ，a n di t s d i s t r i b u t i o n ．a n da n a l y z e st h ep r i n c i p l eo fi n t e r a c t i o nb e t w e e ns u r r o u n d i n gr o c ka n d s u p p o r tt o g e t h e r , t op r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o r t h es u p p o r t i n gd e s i g n ． S e c o n d l y , T h ea n a l y s i so ft h es h a f ti n g a t ea tZ h a n g j ic o a lm i n eb a s e do nt h e e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，t h e nt a k et h er o c ke x p e r i m e n ta b o u tm a i np h y s i c a l a n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n ds u r r o u n d i n gr o c kl o o s ec i r c l et e s t i n g ．A f t e rt e s t i n g ，r o c k m a i nm e c h a n i c a li n d e xa n dt h es u r r o u n d i n gr o c kl o o s ec i r c l es i z eh a db eg o t ．O nt h i s b a s i s ，t h es u p p o r t i n g o f i n g a t ew o u l db ed e s i g n e da c c o r d i n g t ot h e p r i n c i p l e o f s u p p o r t i n g ． T h e n ，t h r o u g hn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ，a n a l y s i sm o d e lW a se s t a b l i s h e df o rZ h a n g j i d e e pc o a lm i n es h a f ti n g a t es u r r o u n d i n gr o c ks t a b i l i t y ．T h e nc a l c u l a t i o na n da n a l y s i st h e m o d e l ，a n dp u t sf o r w a r dt h ei n g a t eo p t i m i z a t i o ns u p p o r ts c h e m e ，A f t e rc a l c d a t i o nt h e r e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m i z e ds c h e m eC a ne n s u r ed e e ps h a f ti n g a t em o r es t a b i l i t yo f s u r r o u n d i n gr o c ka n ds u p p o r t i n gs t r u c t u r em o r es a f e t y ． F i n a l l y , a ne n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o na n df i e l dm o n i t o r i n gr e s u l t ss h o wt h a tt h e o p t i m i z e ds u p p o r ts c h e m eC a ne n s u r et h eZ h a n g j ic o a lm i n es h a f ti n g a t eo fm o r e s t a b i l i t yo fs u r r o u n d i n gr o c ka n ds u p p o r t i n gs t r u c t u r em o r es a f e t y ． I I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 F i g u r e5 1t a b l e6r e f e r e n c e s5 3 K e y w o r d s i n g a t e ；s t a b i l i t yo fs u r r o u n d i n gr o c k ；s u p p o r t i n gs t r u c t u r e ；n u m e r i c a l s i m u l a t i o n ；m o d e lt e s t C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 2 6 2 I V 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I I I 1 绪{ 仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 问题提出背景和研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2 国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．1 国内外围岩支护理论发展状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2 马头门破坏机理研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．2 ．3 注浆及锚固支护理论研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．2 ．4 马头门数值模拟研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．3 本文的研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．4 研究技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 马头门围岩与支护作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．1 马头门围岩应力分布规律及变形特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 2 ．1 ．1 马头门围岩应力分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．1 ．2 马头门围岩变形特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4 2 ．2 马头门围岩支护控制原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．2 ．1 支护与围岩相互作用原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 2 ．2 ．2 锚杆、锚索支护作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 2 ．2 ．3 锚、网、喷联合支护作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 0 2 ．2 ．4 锚注支护加固机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 2 ．3 马头门处井壁受力机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 2 ．4 锚喷支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 2 ．4 ．1 锚杆参数设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 3 2 ．4 ．2 喷射混凝土设计与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 4 3围岩物理力学特性与初步支护方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．1 工程地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．2 马头门处岩石物理力学特性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．2 ．1 单轴抗压强度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 3 ．2 ．2 弹性模量和泊松比试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 0 3 ．2 ．3 抗拉强度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．2 ．4 凝聚力和内摩擦角试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 4 3 ．3 围岩松动圈测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 3 ．4 马头门初步支护方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 3 ．4 ．1 高强钢纤维混凝土特性及应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 3 ．4 ．2 马头门上下井壁支护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 0 3 ．4 ．3 马头门两端支护方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 1 4 数值模拟及优化方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．1 支护结构设计优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．1 ．1 预应力锚索补强加固⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 3 4 ．1 ．2 注浆加固围岩⋯- ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 4 ．2 数值模拟方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 4 ．2 ．1 数值模拟方法的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 7 4 ．2 ．2F L A C 3 D 软件简介⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 4 ．2 ．3 模型初始及边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 0 4 ．2 ．4 马头门模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 0 4 ．2 ．5 围岩塑性区分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 4 ．2 ．6 巷道应力场数值模拟分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 4 ．2 ．7 巷道位移场数值模拟分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 4 ．2 ．8 锚杆锚索轴力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 0 4 ．3 支护结构优化设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 4 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 5马头门围岩变形与支护结构受力监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 5 ．1 监测的目的与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 5 ．2 马头门处衬砌结构内力监测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 5 ．2 ．1 监测断面布置及元件安设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 9 5 ．2 ．2 马头门衬砌结构数据分析及结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 0 5 ．3 马头门锚索受力监测结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 5 ．4 马头门收敛变形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3 6 结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 6 ．1 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 5 V I 万方数据 目录 6 ．2 不足和展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 7 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 2 V I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 万方数据 目录 C o n t e n t s A b s t r a c t ．．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I 1I n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 P r o j e c tb a c k g r o u n da n d r e s e a r c hs i g n i f i c a n c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2T h er e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a d ．．⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯．2 1 ．2 ．1 S u r r o u n d i n gr o c kb o l t i n gt h e o r yd e v e l o p m e n ta th o m ea n da b r o a d ⋯⋯．．2 1 ．2 ．2 I n g a t ef a i l u r em e c h a n i s mr e s e a r c hs t a t u s ．．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯⋯4 1 ．2 ．3 G r o u t i n ga n da n c h o r i n gt h e o r ys u p p o r t i n gs t a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．2 ．4R e s e a r c hs t a t u so f n u m e r i c a ls i m u l a t i o no fi n g a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 ．3T h er e s e a r c hc o n t e n to f t h i sp a p e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 ．4T h er e s e a r c ht e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 I n g a t es u r r o u n d i n gr o c ka n ds u p p o r tm e c h a n i s m ．．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯．．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯9 2 ．1R o c ks t r e s sd i s t r i b u t i o na n dd e f o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f i n g a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 2 ．1 ．1 S u r r o u n d i n gr o c ks t r e s sd i s t r i b u t i o no fi n g a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 2 ．1 ．2 S u r r o u n d i n gr o c kd e f o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f i n g a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．2I n g a t er o c ks u p p o r tc o n t r o lp r i n c i p l e ．．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．．．1 6 2 ．2 ．1T h ep r i n c i p l eo ft h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h es u p p o r ta n ds u r r o u n d i n g r o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．16 2 ．2 ．2A n c h o rr o da n da n c h o rr o p es u p p o r tm e c h a n i s m ．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯19 2 ．2 ．3 A n c h o r s ，n e t s ，s p r a y i n gc o m b i n e ds u p p o r t i n gr o l e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 0 2 ．2 ．4 B o l t i n ga n dg r o u t i n gr e i n f o r c e m e n tm e c h a n i s m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 2 ．3S h a f tl i n i n gs t r e s sm e c h a n i s mu pa n dd o w ni n g a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 2 2 ．4 D e s i g no fs u p p o r t i n gb yr o c k b o l ta n ds h o t c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 2 ．4 ．1B o l tp a r a m e t e rd e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 2 ．4 ．2D e s i g na n dc a l c u l a t i o no fc o n c r e t ei n j e c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 4 3 P h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h es u r r o u n d i n gr o c ka n di n i t i a ls u p p o r t p r o g r a m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯2 7 ；．1 E n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 7 3 ．2R e s e a r c ho nt h ep h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f r o c k sa ti n g a t e ．．．．．．．．．．2 9 3 ．2 ．1T h eu n i a x i a lc o m p r e s s i v es t r e n g t ht e s t ．⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯．⋯⋯．．⋯．．⋯．．．⋯．⋯．2 9 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．2 ．2E l a s t i cm o d u l u sa n dp o i s s o n ’Sr a t i ot e s t ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 0 3 ．2 ．3T e n s i l es t r e n g t ht e s t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- ⋯．3 2 3 ．2 ．4T h ec o h e s i o na n da n g l eo fi n t e r n a lf r i c t i o nt e s t ⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯．．3 4 3 ．3 S u r r o u n d i n gr o c kl o o s ec i r c l et e s t ．⋯．．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯⋯．⋯．．3 6 ；．4 I n g a t ep r e l i m i n a r ys u p p o r ts c h e m e ．．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯⋯．⋯⋯．⋯．．．3 9 3 ．4 ．1C h a r a c t e r i s t i c so f s t e e lf i b e rr e i n f o r c e dh i g hs t r e n g t hc o n c r e t e ⋯⋯⋯⋯3 9 3 ．4 ．2T h es h a f tl i n i n gs u p p o r tu pa n dd o w ni n g a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 ；．4 ．3 S u p p o r t i n gs c h e m eo f i n g a t eo nb o t he n d s ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 0 3 ．5T h es u m m a r yo f t h i sc h a p t e r ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1 4N u m e r i c a ls i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o ns c h e m e ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．i i ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．、4 3 4 ．1 O p t i m i z a t i o nd e s i g no fs u p p o r t i n gs t r u c t u r e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．】【．1P r e s t r e s s e da n c h o rr e i n f o r c e m e n t ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 3 4 ．1 ．2 G r o u t i n gr e i n f o r c e m e n to fs u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 4 ．2N u m e r i c a ls i m u l a t i o n ．．．．．．．．。．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 7 4 ．2 ．1，n l en u m e r i c a ls i m u l ￡／t i o nm e t h o do fs e l e c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 4 ．2 ．2F L A C 3 Ds o f t w a r ed e s c r i p t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 4 ．2 ．3T h ei n i t i a la n db o u n d a r yc o n d i t i o n so f t h em o d e l ．⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．．．5 0 4 ．2 ．3T h ee s t a b l i s h m e n to f i n g a t em o d e l ⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．．5 0 4 ．2 ．4P l a s t i cz o n e sd i s t r i b u t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2 4 ．2 ．5T h en u m e r i c a ls i m u l a t i o no fs t r e s sf i e l da n a l y s i s ．．⋯⋯．．⋯．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯5 3 4 ．2 ．6T h en u m e r i c a ls i m u l a t i o no f t h ed i s p l a c e m e n tf i e l da n a l y s i s ．．⋯．⋯．⋯．．5 7 4 ．2 ．7A n c h o rb o l ta x i a lf o r c ea n a l y s i s ⋯．．⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯．．⋯．⋯．．⋯⋯．⋯．⋯．6 0 4 ．3 O p t i m i z a t i o no f s u p p o r t i n gs t r u c t u r ed e s i g n ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 1 4 ．4T h es u m m a r yo f t h i sc h a p t e r ⋯⋯．⋯⋯．⋯．．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．．⋯．．⋯．⋯．⋯．．6 6 5 I n g a t ed e f o r m a t i o no fs u r r o u n d i n gr o c ka n ds u p p o r t i n gs t r u c t u r es t r e s sm o n i t o r i n 9 6 9 1 ；．1T h ep u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f m o n i t o r i n g ．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．6 9 5 ．2I n t e r n a lf o r c em o n i t o r i n go fi n g a t el i n i n g ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 9 5 ．2 ．1 M o n i t o r i n gs e c t i o n sa n dc o m p o n e n t s n s t a l l e d ⋯．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．．6 9 5 ．2 ．2 S t r u c t u r ed a t aa n a l y s i sa n dr e s u l t so fi n g a t el i n i n g ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 0 5 ．3 M o n i t o r i n gr e s u l t sa n da n a l y s i so f t h ei n g a t ea n c h o r ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 1 5 ．4 I n g a t ec o n v e r g e n c ed e f o r m a t i o n ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2 5 ．5T h es u m m a r yo f t h i sc h a p t e r ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3 X 万方数据 目录 6T h ec o n c l u s i o na n do u t l o o k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．．．7 1 ； 6 ．17 r h ec o n c l u s i o n ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．