巷道锚固复合承载体特性及其承载效应研究.pdf
警鬻务裘萋叠;二.薹薹鍪墓耄乏二矗 -- , 誊强豫;站。裁龟8矗 ,毫≮j t ,囊 ≮一≯了酣≥尊_ ‘譬;一。。。.X 薹堑。菇警誊恕兰‘蒜~ 琵辫露罨≮。二二。蠢一痨,一 ⋯_ 婺一。缀≥⋯,。蠹,。,瑟.,≤乏 安徽整至夹.学 潜告攀蕊- - 毒卺更鬻尝警蕊憩.霆 攀滋嫠鏊鏊鎏蒸凌。辫饕愁瀵婺囊簇豢粪蘩囊 参萋馨翌警≤羔二≤二二萋鎏;纛一。≤≤一 oo ,。0 。t 警爹攀擎~,善之≤鬟辫鍪一一二。 j .~ 0 。 一 。 攀灌豢霉基j i 。毒。。鏊囊攀鎏鎏鬻錾。0 二 。_ ⋯◆,一一| 一’ 。 零爹辫警i ≮.;二。。;。。攀鍪襄嚣羹塞霉。。。一。 一 『。. ~ ■ 辔蒸攀塞量。羔。。.‘二二粪粪妻主婆一二 鍪鬻粪鬻塞鬻} 。籀。;;。毒。。;;;;童;二一 -一 ~一一 _ ~ ~ 蕊囊蜜辫,嚣蹇。萋巷萋鎏鬻’霪灌 鎏鬟鹫妻囊鍪嚣i 甏参蔻 | i .,’j ;。‘ 一、 一 ,- 嚣警攀嚣.嚣 万方数据 中图分类号论文编号 密级公珏 安徽理工大学 博士学位论文 巷道锚固复合承载体特性及其承载效应研究 作者姓名王超 专业名称果芷王捏 研究方向芷出压力丞甚控制 导师姓名赵光明教授 导师单位室徽翌王太堂 答辩委员会主席 论文答辩日期2 0 1 8 年月 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 8 年月日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni nM i n i n gE n g i n e e r i n g R e s e a r c ho nB e a r i n gC h a r a c t e r i s t i ca n dL o a d - - b e a r i n gE f f e c t o f C o m p o s i t eB o l t - - r o c kB e a r i n gS t r u c t u r ei nR o a d w a y C a n d i d a t e W a n g C h a o S u p e r v i s o r Z h a oG u a n g m i n g E n e r g ya n dS e c u r i t yS c h o o l 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 .16 8 ,T a i f e n gS t r e e t ,H u a i n a n ,2 3 2 0 0 1 ,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 窒徵理王太堂 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。 签字日期勿7 洚睑脚 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解窒徼理王太堂有保留、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 安徽理工大学。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、;E 编学位论文。 保密的学位论文在解密后 适用本授权书 导师签名 I 拙杰吲1 签字日期盈腿年阻跚签字日期少培锇脚 万方数据 摘要 摘要 随着采深的不断增加,深部开采所面临的问题也越来越复杂,例如巷道围岩 节理裂隙发育、松散破碎、破坏范围大等问题,充分考虑锚固复合承载体特性及 其承载效应的巷道支护设计是解决上述问题的有效方法。本文采用理论分析、数 值模拟、相似模拟及工程实践相结合的方法,就锚固复合承载体力学机制及其承 载效应、基于锚固复合承载体承载效应的围岩力学特征、锚固复合承载体承载特 性及结构特征的影响因素进行了系统研究,主要取得了以下研究成果 1 建立了锚固复合承载体力学模型,分析表明锚固复合承载体承载强度与 锚杆支护强度、锚固复合承载体自身内聚力及其垂直方向的应力增长速率成正比, 与锚固复合承载体的内摩擦角和承载体厚度b 呈正相关,与巷道宽度和巷道半径 呈负相关,阐释了锚固复合承载体力学机制,获得了锚固复合承载体特性与巷道 最小支护强度和最大允许变形量之间的关系,阐明了锚固复合承载体承载效应与 巷道围岩稳定性的相互作用机制,揭示了在较小的支护强度下巷道能够实现稳定 的原因。 2 基于锚固复合承载体承载效应,充分考虑卡斯特纳方程求解过程中存在 的问题,利用L e v y .M i s e s 本构关系对M o h r - C o u l u m b 强度准则进行修正,得出了 修正后的M o h r - C o u l u m b 强度准则,阐释了原岩应力、岩石的内摩擦角和单轴抗 压强度对巷道原岩应力阈值、塑性区半径及围岩应力分布的影响,对于具体的算 例条件,适用修正M o h r - C o u l u m b 强度准则的内摩擦角存在极值妒,根据修正 M o h r - C o u l u m b 强度准则得出的塑性区半径偏小,切向应力峰值偏大,在塑性区 内切向应力更为集中,巷道更容易发生变形失稳,基于L e v y .M i s e s 本构关系修正 的M o h r - C o u l u m b 强度准则更适用于高应力场条件。 3 采用课题组自制的双向可调加载相似模拟试验装置,得出了不同断面巷 道不同受力阶段锚固复合承载体表面位移和测点应力的变化规律,获得了持续增 载作用下锚固复合承载体缓慢承载阶段、加速承载阶段和峰后承载阶段的承载特 性,揭示了锚固复合承载体变形破坏特征及其演化规律。 4 利用单因素控制法,通过数值模拟研究表明锚杆越长 增加到一定长 度时效果不再明显 、巷道宽度越小,锚固复合承载体厚度越大;预紧力越大、 锚杆间距越小,越有利于锚固复合承载体的有效形成,锚固复合承载体厚度也越 大;锚杆直径越小,在托盘处的压应力越集中,越不利于预应力的进一步扩散。 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 基于巷道稳定性分析,支护参数及巷道宽度对锚固复合承载体结构特征与承载特 性的影响一致,揭示了锚固复合承载体结构特征与承载特性的内在联系。 5 基于锚固复合承载体承载效应,提出了巷道支护方案优化方法及巷道支 护效果和稳定性评价方法,并在淮北矿业股份有限公司芦岭煤矿成功应用。 图[ 6 6 ] 表[ 1 5 】参[ 1 6 1 ] 关键词锚固复合承载体;承载效应;强度准则;承载特性;结构特征 分类号T D 3 2 2 . I I . 万方数据 A b s t r a c t A b s t r a c t W i t ht h ec o n t i n u o u si n c r e a s eo fm i n i n gd e p t h ,t h ed e e pm i n i n gc o n d i t i o n sb e c o m e m o r ea n dm o r ec o m p l i c a t e d ,w h i c ha r ea t t r i b u t e dt ot h ed e v e l o p m e n to f j o i n tf i s s u r e s , l o o s es t r u c t u r ea n dl a r g ef a i l u r er a n g eo ns u r r o u n d i n gr o c k si nt h ed e e pr o a d w a y .T h e r o a d w a ys u p p o r td e s i g nw i t hf r i l lc o n s i d e r a t i o n st ot h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dl o a d i n g e f f e c to fc o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs t r u c t u r ei sa ne f f e c t i v es o l u t i o nt ot h ea b o v e p r o b l e m s .As y s t e m a t i ca n a l y s i so nt h em e c h a n i c a lm e c h a n i s mo fl o a d i n ge f f e c to ft h e c o m p o s i t eb o l t r o c kb e a r i n gs t r u c t u r e ,s t a b i l i t ya n dm e c h a n i c a l c h a r a c t e r i s t i c so f s u r r o u n d i n gr o c k si nr o a d w a yb a s e do nt h el o a d i n ge f f e c to ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c k b e a r i n gs t r u c t u r e ,i n f l u e n c i n gf a c t o r so fb e a r i n gc a p a c i t ya n ds t r u c t u r a lf e a t u r e so ft h e c o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs t r u c t u r eW a sc a r r i e do u ti nt h ep r e s e n ts t u d y .T h r o u g ht h e r e s e a r c h ,m a i n l ya c h i e v e dt h ef o l l o w i n gr e s u l t s 1 T h el o a d i n gm e c h a n i c a lm o d e lo ft h ec o m p o s i t eb o l t r o c kb e a r i n gs t r u c t u r ei s c o n s t r u c t e d .A c c o r d i n gt oa n a l y s i s ,t h el o a d i n gs t r e n g t ho fc o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n g s t r u c t u r ei sp r o p o r t i o n a lt os u p p o r t i n gs t r e n g t ho ft h ea n c h o r ,i n t e r n a lc o h e s i o no ft h e c o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs t r u c t u r ea n dt h ev e r t i c a ls t r e s sg r o w t hr a t e .I na d d i t i o n , t h el o a d i n gs t r e n g t ho fc o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs t r u c t u r ei sp o s i t i v e l yr e l a t e dw i t h t h ei n t e r n a lf r i c t i o na n g l ea n dt h i c k n e s s b o ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n g s t r u c t u r e ,b u ti ti sn e g a t i v e l yr e l a t e dw i t hw i d t ha n dr a d i u so ft h er o a d w a y .T h e s en o t o n l yi n t e r p r e tt h el o a d i n gm e c h a n i c so ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs t r u c t u r e ,b u t a l s od i s c l o s et h er e l a t i o n so fl o a d i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n g s t r u c t u r e 、 ,i t l lt h em i n i m u ms u p p o r ts t r e n g t ha n dm a x i m u ma l l o w a b l ed e f o r m a t i o no f t h er o a d w a y .M o r e o v e r , i n f l u e n c e so fc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n g s t r u c t u r eo ns t a b i l i t yo fs u r r o u n d i n gr o c k si nt h er o a d w a ya sw e l la sr e a s o n so fs t a b l e r o a d w a yu n d e rs m a l ls u p p o r t i n gs t r e n g t ha r ec o n c l u d e d . 2 B a s e do nt h el o a d i n ge f f e c to ft h ec o m p o s i t eb o l t r o c kb e a r i n gs t r u c t u r e ,t h e M o h r - C o u l u m bs t r e n g t hc r i t e r i o ni sc o r r e c t e du s i n gt h eL e v y M i s e sc o n s t i t u t i v e r e l a t i o n s h i p 、析t I lf u l l c o n s i d e r a t i o n st op r o b l e m si ns o l v i n go ft h eK a s t n e re q u a t i o n . T h ec o r r e c t e dM o h r - C o u l u m bs t r e n g t hc r i t e r i o ne x p l a i n st h ei n f l u e n c e so fs t r e s so f p r i m a r yr o c k s ,i n t e r n a lf r i c t i o na n g l eo fr o c k sa n du n i a x i a lc o m p r e s s i v es t r e n g t ho n s t r e s st h r e s h o l do ft h ep r i m a r yr o c k s ,r a d i u so fp l a s t i cr e g i o na n ds t r e s sd i s t r i b u t i o no n 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 s u r r o u n d i n gr o c k si nt h er o a d w a y .F o ras p e c i f i cw o r k i n gc o n d i t i o n ,t h ei n t e r n a t i o n a l f r i c t i o na n g l ea p p l i c a b l et ot h ec o r r e c t i o no fM o h r - C o u l u m bs t r e n g t hc r i t e r i o nh a sa n e x t r e m ev a l u e .A c c o r d i n gt ot h ec o r r e c t e dM o h r - C o u l u m bs t r e n g t hc r i t e r i o n ,t h e r a d i u so ft h ep l a s t i cr e g i o ni ss m a l la n dt h et a n g e n t i a ls t r e s sp e a ki sh i g h ,w h i c h d e t e r m i n e st h es t r o n g e rc o n c e n t r a t i o no fi n t e r n a lt a n g e n t i a ls t r e s si nt h ep l a s t i cr e g i o n . C o n s e q u e n t l y , r o a d w a y i se a s i e rt o d e v e l o p d e f o r m a t i o n i n s t a b i l i t y .1 1 1 e M o h r - C o u l u m bs t r e n g t hc r i t e r i o nw h i c hi sc o r r e c t e db a s e do nt h eL e v y - M i s e s c o n s t r u c t i v er e l a t i o ni sm o r ea p p l i c a b l et oh i g h - s t r e s sf i e l dc o n d i t i o n s . 3 T h cv a r i a t i o nl a wo fd i s p l a c e m e n to nt h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n g s t r u c t u r es u r f a c ea n ds t r e s sa tt h em e a s u r i n gp o i n t si nd i f f e r e n ts t r e s ss t a g e si nt h e d i f f e r e n ts e c t i o n so fr o a d w a yi ss t u d i e db yt h et w o - w a yt h r e e - s i d ea d j u s t a b l ea n a l o g s i m u l a t i o nt e s td e v i c ep r o p o s e db yt h er e s e a r c ht e a m .I nt h es a m et i m e ,t h el o a d i n g c h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o m p o s i t eb o l t r o c kb e a r i n gs t r u c t u r ei nt h es l o wl o a d i n gs t a g e , a c c e l e r a t e dl o a d i n g s t a g ea n dt h ep o s t p e a kl o a d i n gs t a g ea r ea c q u i r e d .T h e d e f o r m a t i o nf a i l u r ef e a t u r e sa n di t se v o l u t i o nl a w so ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n g s 缸u c n l r ea r ed i s c l o s e d . 4 An u m e r i c a ls i m u l a t i o ns t u d yb a s e do nt h es i n g l e f a c t o rc o n t r o lm e t h o d d e m o n s t r a t e st h a tt h et h i c k n e s so ft h e c o m p o s i t eb o l t r o c kb e a r i n g s 仃u c t L l r ei s p o s i t i v e l yr e l a t e dw i t ht h el e n g t ho fa n c h o r i n gr o d s u c hp o s i t i v ee f f e c tb e c o m e s u n o b v i o u sa f t e rr e a c h i n gac e r t a i nl e n g t ho ft h ea n c h o r i n gr o d ,a n di ti sn e g a t i v e l y r e l a t e d 彤鼢w i d t ho fr o a d w a y .砀es t r o n g e rp r e l o a d sa n ds m a l l e rs p a c eb e t w e e n a n c h o rr o d sa r ec o n d u c i v et ot h ee f f e c t i v ef o r m a t i o no fc o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n g s 眦眦a n d t h i c k e n i n go ft h es u p p o r t .G i v e nt h es m a l l e rd i a m e t e ro ft h ea n c h o rr o d , t h ep r e s s u r es t r e s sa tt h et r a yi sm o r ec o n c e n t r a t e d ,w h i c hi sd i s a d v a n t a g e o u sf o r f u r t h e rd i f f u s i o no fp r e s t r e s s .B a s e do nt h es t a b i l i t ya n a l y s i so fr o a d w a y , s u p p o r t p a r a m e t e r sa n dw i d t ho fr o a d w a yp r e s e n tc o n s i s t e n t i n f l u e n c e so nt h e 咖c h l r a l c h a r a c t e r i s t i c sa n dl o a d i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs 缸u c t l l r e . F i n a l l y , t h ei n t e r n a l c o r r e l a t i o nb e t w e e ns 仃u c n l r a lc h a r a c t e r i s t i c sa n d l o a d i n g c h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs 缸u c 饥l r ei sc o n c l u d e d . 5 B a s e do nt h eb e a r i n ge 毹c to fc o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs t r u c t u r e ,r o a d w a y s u p p o r ts c h e m eo p t i m i z a t i o na n ds u p p o r te f f - e c tw a sp u tf o r w o r dt o g e t h e rw i t hs t a b i l i t y e v a l u a t i o nm e t h o do fr o a d w a y ,a n ds u c c e s s f u l l ya p p l i e di nH u a i b e im i n i n gL i m i t e db y 万方数据 A b s t r a c t S h a r eL t dL u l i n gC o a lM i n e . F i g u r e [ 6 6 】T a b l e [ 1 5 】R e f e r e n c e s [ 1 6 1 ] K e yW o r d s C o m p o s i t eb o l t - r o c kb e a r i n gs t r u c t u r e ;l o a d - b e a r i n ge f f e c t ;s t r e n g t h c r i t e r i o n ;b e a t i n gc h a r a c t e r i s t i c ;s t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 2 2 .V . 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 .V I . 万方数据 目录 目录 摘 要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I I 1 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.1 1 .1选题的背景和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 .2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 .2 .1 锚固承载结构理论研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.2 1 .2 .2 锚固承载结构数值模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.7 1 .2 .3 锚固承载结构室内试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 .2 .4 锚固承载结构现场应用研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 1 .3 研究现状评述及存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.1 4 1 .4 研究内容、方法与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.1 4 1 .4 .1研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 1 .4 .2 研究方法和技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 锚固复合承载体力学机制及其承载效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..1 7 2 .1 锚固复合承载体力学机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.1 7 2 .1 .1 锚固复合承载体力学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 2 .1 .2 锚固复合承载体承载特性影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 2 .2 巷道上覆围岩对锚固复合承载体稳定性影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.2 5 2 .3 锚固复合承载体承载效应与巷道围岩稳定性相互作用机制⋯⋯⋯.2 6 2 .3 .1不考虑承载效应的巷道围岩稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 2 .3 .2 基于承载效应的巷道围岩稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 2 .3 .3 锚固复合承载体特性对巷道围岩稳定性影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 2 .4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.3 4 3 基于锚固复合承载体承载效应下的巷道围岩力学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..3 7 3 .1 基于M .C 强度准则的巷道围岩力学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 3 .1 .1 无支护巷道围岩力学弹塑性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 3 .1 .2 基于承载效应的围岩力学弹塑性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 3 .1 .3 不考虑承载效应的锚固巷道围岩力学弹塑性分析⋯⋯⋯⋯⋯4 2 .V I I . 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 3 .2 基于修正M .C 强度准则的巷道围岩力学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 .2 .1 基于L e v y .M i s e s 本构关系修正M .C 强度准则⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 3 .2 .2 无支护巷道围岩力学弹塑性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 4 3 .2 .3 基于承载效应的围岩力学弹塑性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 3 .2 .4 不考虑承载效应的锚固巷道围岩力学弹塑性分析⋯⋯⋯⋯⋯4 6 3 - 3 基于锚固复合承载体承载效应的巷道围岩力学特征对比分析⋯⋯.4 7 3 .3 .1 基于承载效应的原岩应力阈值大小⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 3 .3 .2 基于承载效应的巷道塑性区半径变化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 3 .3 .3 基于承载效应的巷道围岩应力分布规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 3 .4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..5 2 4 巷道锚固复合承载体承载特性的相似模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 4 .1 工程地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5 5 4 .2 锚固体相似模拟模型设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5 6 4 .2 .1 相似模拟试验装置研制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 4 .2 .2 相似准则及巷道参数设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 4 .3 不同断面巷道的锚固复合承载体承载特性相似模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯.5 9 4 .3 .1相似模拟试验基础工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 4 .3 .2 试验实施及加载过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 4 4 .4 锚固复合承载体变形破坏特征及其演化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.6 5 4 .4 .1 锚固复合承载体变形破坏结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 4 .4 .2 锚固复合承载体围岩应力变化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 4 .4 .3 锚固复合承载体围岩移近量变化规律⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 4 .4 .4 锚固复合承载体承载特性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 4 .5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.7 2 5 巷道锚固复合承载体结构特征的数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 5 .1 数值模拟模型及模拟方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.7 5 5 .1 .1 数值模拟模型构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 5 .1 .2 控制变量法模拟方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 5 5 .2 支护参数对锚固复合承载体结构特征的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.7 6 万方数据 目录 5 .2 .1 不同锚杆预紧力作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 6 5 .2 .2 不同锚杆长度作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 8 5 .2 .3 不同锚杆直径作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 0 5 .2 .4 不同锚杆布置间距作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 l 5 .3 巷道宽度对锚固复合承载体结构特征的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.8 3 5 .4 结构特征与承载特性的影响因素对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..8 4 5 .5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.8 5 6 基于锚固复合承载体承载效应的工业性实践⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..8 7 6 .1试验巷道支护参数初步设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.8 7 6 .2 巷道锚固复合承载体承载强度校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.8 8 6 .2 .1基于锚固复合承载体承载效应的支护方案优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 8 6 .2 .2 试验巷道稳定性分段⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 9 6 .2 .3巷道锚固复合承载体承载强度分段校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 0 6 .3 试验巷道支护效果现场观测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.9 4 6 .3 .1巷道支护效果和稳定性评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 4 6 .3 .2 巷道围岩地质异常区域探测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 7 6 .3 .3 工程实践I 测区⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 9 6 .3 .4 工程实践I I 测区⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.1 0 2 6 .3 .5 工程实践Ⅳ测区⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.1 0 4 6 .4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 6 7 结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 9 7 .1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 9 7 .2 创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.1 11 7 .3 研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 11 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 3 致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 3 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..1 2 5 ..I X .. 万方数据 安徽理工大学博士学位论文 .X . 万方数据 C 0 n t e n t s 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 I