深部巷道动态补强支护机理及工程应用研究.pdf

中图分类号 婴3 5 3 鱼 学科分类号 丝Q 三Q 2 Q 论文编号 安徽理工大学 硕士学位论文 深部巷道动态补强支护机理及工程应用研究 作者姓名绘继盛 专业名称丞芷王猩 研究方向砬出压力皇岩层控壹4 导师姓名奎墓明教援 导师单位室徽理王太堂 答辩委员会主席塞羞至教授级高工 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 s ma n dE n g i n e e r i n g A p p l i c a t i o nR e s e a r c h o f D y n a m i cR e i n f o r c e m e n tS u p p o r t i nD e e p C a n d i d a t e X u J i c h e n g S u p e r v i s o r P r o f ．L iY i n g m i n g S c h o o lo f M i n i n ga n dS a 埘E n g i n e e r i n g A n H u i U 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 ，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 为获得塞筮垄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 踞确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名盆丝盛 日期2 蛆L 年上月玉日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞缝壅王太堂有保留、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 壹筮堡王太堂。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 签字日期动f 易年‘月易日 签字日期沙／‘年∥月f 日 万方数据 摘要 摘要 为了有效治理深部巷道围岩难控制的问题，有必要对深部巷道围岩应力场的 时空演化规律进行深入研究。本文在现场取芯、实验室试验的基础上对深部巷道 围岩应力场的时空演化规律进行了理论分析、数值模拟，由此得出巷道动态补强 支护的机理，并通过工程实践对动态补强支护的效果进行了验证。 理论分析结果表明，巷道一次支护过后一段时间内围岩应力峰值点不断向围 岩内部转移，峰值应变一旦超过围岩的屈服应变岩体便会发生流动，破碎岩体范 围不断向围岩深部波及。以信湖煤矿为例，计算得知，围岩峰值点初期转移速度 较快，在第6 0 d 演化速度出现拐点，此时峰值点位置处于6 ．9 6 m ，此后演化速度减 慢，最终在第1 2 4 ．8 天围岩峰值点基本停止在7 ．2 1 m 的位置。从安全角度考虑，动 态补强支护的时机确定为巷道开挖后6 0 天。进一步研究表明，原岩应力、巷道半 径、内摩擦角、围岩岩性等将对支护时机的确定产生影响。补强支护方式为锚网 索注喷。 运用F L A C 3 D 数值模拟软件模拟了巷道开挖不同时间节点围岩的应力状态以 及位移变化情况，结果也验证了理论分析结果的正确性；选择在第6 0 天对巷道进 行锚网索注喷支护，起到了很好的控制作用。 综合理论分析以及数值模拟的研究成果，在深部巷道中进行工程应用，现场 支护效果观测表明，巷道围岩得到稳定的控制，动态补强支护成功应用于工程实 践。 图[ 5 7 】表【7 】参[ 6 8 】 关键词。深部软岩巷道流变演化数值模拟动态补强支护工程应用 分类号T D 3 5 3 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t I no r d e rt os o l v et h ed i f f i c u l tp r o b l e mo fc o n t r o l l i n gt h es u r r o u n d i n gr o c ko fd e e p r o a d w a y , i ti sn e c e s s a r yt os t u d yt h ee v o l u t i o nl a wo ft h es t r e s sf i e l do fs u r r o u n d i n gr o c k i n d e e pr o a d w a y ．I nt h i sp a p e r , t h es p a c et i m ee v o l u t i o nl a wo fs t r e s sf i e l do f s u r r o u n d i n gr o c ko fd e 印r o a d w a yi sa n a l y z e dt h e o r e t i c a l l ya n dn u m e r i c a l l yb a s e do n t h ec o r ea n dl a b o r a t o r yt e s t s ，T h em e c h a n i s mo fd y n a m i cr e i n f o r c e m e n ts u p p o r to f r o a d w a yi so b t a i n e d ，a n dt h ed y n a m i cr e i n f o r c e m e n ts u p p o r tn u r s i n ge f f e c tW a sv e r i f i e d b yt h ee n g i n e e r i n gp r a c t i c e ． T h e o r e t i c a la n a l y s i sr e s u l t ss h o wt h a tt h ep e a kv a l u eo ft h es u r r o u n d i n gr o c ki s t r a n s f e r r e dt ot h es u r r o u n d i n gr o c ka tt h et i m eo ft h ef i r s ts u p p o r t ．O n c ep e a ks t r a i n e x c e e d st h er o c ky i e l ds t r a i no fr o c kw i l lf l o w , T h eb r o k e nr o c km a s sr a n g e sf r o mt h e d e e pt ot h es u r r o u n d i n gr o c k ．Ac a s es t u d yo fX i n h uc o a lm i n e ，T h ec a l c u l a t i o nr e s u l t s s h o wt h a tt h ei n i t i a lt r a n s i t i o nv e l o c i t yo fs u r r o u n d i n gr o c ki sr e l a t i v e l yf a s t , i nt h e6 0 t h d a yt h ei n f l e c t i o np o i n ta p p e a r s ，a n dt h ep e a kp o s i t i o ni n6 ．9 6 m ，t h e ne v o l u t i o ns l o w e d ， E v e n t u a l l y , I nt h ef i r s t1 2 4 ．8d a y so fr o c kp e a kb a s i c a l l ys t o p p e di nt h e7 ．2 1 mp o s i t i o n ． F o rs e c u r i t y ，t h et i m eo fd y n a m i cr e i n f o r c e m e n ts u p p o r ti sd e t e r m i n e dt ob e6 0d a y s a f t e rt h ee x c a v a t i o no ft h er o a d w a y ．F u r t h e rr e s e a r c hs h o w st h a tt h eo r i g i n a lr o c ks t r e s s ， t h er a d i u so ft h et u n n e l ，t h ei n t e r n a lf r i c t i o na n g l e ，t h er o c kl i t h o l o g ya n dS Oo nw i l l h a v ea ni m p a c to nt h et i m i n go ft h es u p p o r t ．R e i n f o r c e ds u p p o r tm e t h o df o ra n c h o rw i r e m e s hc a b l ei n j e c t i o n ． U s eF L A C 3 Dn u m e r i c a ls i m u l a t i o ns o t t w a r et os i m u l a t et h ee x c a v a t i o no ft u n n e l s t r e s sa n dd i s p l a c e m e n to fs u r r o u n d i n gr o c km a s si nt h ed i f f e r e n tt i m en o d e s ，t h er e s u l t s a l s od e m o n s t r a t et h ec o r r e c t n e s so ft h et h e o r e t i c a la n a l y s i sr e s u l t s ；i nt h e6 0d a y so ft h e r o a d w a yo fa n c h o rc a b l e ，g r o u t i n ga n ds h o t c r e t e ，p l a y e dav e r yg o o dc o n t r o le f f e c t ． C o m p r e h e n s i v et h e o r e t i c a la n a l y s i s a 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 n d e e p r o a d w a yo 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 d s t a b l e c o n t r o l ，d y n a m i cr e i n f o r c e m e n ts u p p o r t s u p p o r ts u c c e s s f u l l ya p p l i e dt oe n g i n e e r i n gp r a c t i c e ． F i g u r e 【5 7 】t a b l e [ 7 】r e f e r e n c e [ 6 8 ] ． K e yw o r d s d e e ps o Rr o c kr o a d w a y ；r h e o l o g i c a le v o l u t i o n ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ； d y n a m i cr e i n f o r c e m e n ts u p p o r t ；e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 5 3 I I 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I 1 当蕾{ 仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 ． 1 ．1 问题的提出及研究意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．1 ． 1 ．2 课题研究现状综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．2 ． 1 ．2 ．1 巷道围岩应力场演化特征研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 ． 1 ．2 ．2 软岩的支护研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 ． 1 ．2 ．3 流变理论研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 ． 1 ．3 现存的主要问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．7 ． 1 ．4 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．7 ． 1 ．5 研究采取的技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．8 ． 2 深部巷道围岩力学性质测试及流变特性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 ． 2 ．1 深部巷道围岩力学性质测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 ． 2 ．1 ．1 现场取芯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 ． 2 ．1 ．2 试件加工与测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 0 ． 2 ．2 深部巷道围岩流变特性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 3 ． 2 ．2 ．1 岩石流变的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 ． 2 ．2 ．2 岩石流变的基本特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 3 ． 2 ．2 ．3 岩石流变的本构模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 ． 2 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 0 ． 3 深部巷道围岩动态补强支护机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21 ． 3 ．1 动态补强支护的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ． 3 ．2 动态补强支护时机的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 l - 3 ．2 ．1 深部巷道围岩一次支护应力状态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ． 3 ．2 ．2 流变模型的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 ． 3 ．2 ．3 巷道围岩应力峰值转移判据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 ． 3 ．2 ．4 围岩应力场演变计算过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 6 ． 3 ．2 ．5 动态补强支护时机确定原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 ． 3 ．2 ．6 动态补强支护时间影响因素分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 0 ． 3 ．3 支护参数的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 2 ． 3 ．3 ．1 支护方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 3 ． I l l 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．3 ．2 支护参数理论计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 4 ． 3 ．3 ．3 设计支护参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 ． 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 ． 4 深部巷道围岩应力场演化与支护的数值模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．3 9 ． 4 ．1 数值模拟软件的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 ． 4 ．1 ．1F L A C 3 D 简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 ． 4 ．1 ．2 有限差分计算过程的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 ． 4 ．2 数值模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 0 ． 4 ．2 ．1 计算参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．4 0 ． 4 ．2 ．2 计算模型与网格划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 ． 4 ．3 围岩应力场演化特征及巷道变形破坏分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 ． 4 。3 ．1 无支护条件下裸巷围岩应力演化分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 ． 4 ．3 ．2 无支护条件下裸巷围岩位移分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 ． 4 ．3 ．3 支护条件下巷道围岩应力与变形分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 ． 4 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51 ． 5 深部软岩巷道围岩稳定性控制的现场研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 3 ． 5 ．1 围岩地质概况及支护参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 ． 5 ．1 ．1 地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 ． 5 ．1 ．2 石门支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 ． 5 ．2 石门监测内容及观测方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 ． 5 ．3 矿压显现规律观测结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 6 ． 5 ．3 ．1 石门表面位移观测结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 6 ． 5 ．3 ．2 石门深部位移观测结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 ． 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 l - 6 主要结论与存在不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 ． 6 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．6 3 ． 6 ．2 存在不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 4 ． 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．6 7 ． 致j 射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一．71 ． 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．7 3 ． I V 万方数据 C o n t e n t s C h i n e s eA b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I E n g l i s h A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I 1I n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 - 1 ．1P r o b l e mp o s e da n dr e s e a r c hs i g n i f i c a n c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 1 1 ．2R e v i e wo ft h ep r e s e n tr e s e a r c ht o p i c ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 2 - 1 ．2 ．1P r o g r e s si nt h ef i e l de v o l u t i o no f s u r r o u n d i n gr o c ks t r e s s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 - 1 ．2 ．2R e s e a r c hs i t u a t i o no fs o Rr o c ks u p p o r t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 4 - 1 ．2 ．3R e s e a r c hs i t u a t i o no f r h e o l o g i c a lt h e o r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 5 - 1 ．3T h em a i ne x i s t i n gp r o b l e m s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一7 1 ．4R e s e a r c hc o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。- 7 - 1 ．5R e s e a r c ht e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 2 A n a l y s i s o fd e e p s u r r o u n d i n g r o c km e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dr h e o l o g i c a l p r o p e r t i e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。- 9 - 2 ．1T h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f d e e pr o c kr o a d w a yt e s t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 9 - 2 ．1 ．1F i e l dc o r e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 9 - 2 ．1 ．2S p e c i m e np r o c e s s i n ga n dt e s t i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯_ 1 0 - 2 ．2A n a l y s i so f d e e pr o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c kr h e o l o g i c a lp r o p e r t i e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 1 3 2 ．2 ．1T h ec o n c e p to f r o c kr h e o l o g y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 1 3 。 2 ．2 ．2T h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so f r o c kt h e o l o g y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 3 - 2 ．2 ．3T h ec o n s t i t u t i v em o d e lo f r o c kr h e o l o g y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 6 2 ．3T h i sc h a p t e rs u m m a r r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 2 0 - 3T h ed e e pr o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c kd y n a m i cs u p p o r tm e c h a n i s m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 1 - 3 ．1C o n c e p to f d y n a m i cs u p p o r t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 l - 3 ．2D e s i g no fs u p p o r t i n gt i m eo fd y n a m i cr e i n f o r c e m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 1 - 3 ．2 ．1T h es u r r o u n d i n gr o c ko f d e e pr o a d w a ys u p p o r ts t r e s sa n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯一2 1 3 ．2 ．2S e l e c t i o no f r h e o l o g i c a lm o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．一2 3 3 ．2 ．3T h er o a d w a ys u r r o u n d i n gr o c ks t r e s sp e a kt r a n s f e rc r i t e r i o n ⋯⋯⋯⋯⋯一2 5 3 ．2 ．4T h ee v o l u t i o np r o c e s so fs u r r o u n d i n gr o c ks t r e s sf i e l dc a l c u l a t i o n ⋯⋯⋯- 2 6 3 ．2 ．5D y n a m i cs u p p o r tt i m i n gp r i n c i p l e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 2 9 - 3 ．2 ．6D y n a m i ca n a l y s i so fs u p p o r tt i m ef a c t o r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 0 V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．3D e t e r m i n a t i o no fs u p p o r tp a r a m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 3 3 - 3 ．3 ．1s u p p o r tm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 3 _ 3 ．3 ．2C a l c u l a t i o no fs u p p o r t i n gp a r a m e t e r st h e o r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．_ 3 4 3 ．3 ．3D e s i g no fs u p p o r t i n gp a r a m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 6 3 ．4T h i sc h a p t e rs u m m a r y r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 7 4F i e l de v o l u t i o na n ds u p p o r t i n gr e s e a r c ho nN u m e r i c a lS i m u l a t i o no fs t r e s so f s u r r o u n d i n gr o c ko fd e e pt u n n e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 3 9 。 4 ．1C h o i c eo f t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o ns 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⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 4 6 - 4 ．3 ．3S t r e s sa n dd e f o r m a t i o na n a l y s i so fs u r r o u n d i n gr o c ku n d e rt h es u p p o r t i n g c o n d i t i o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 4 9 4 ．4T h i sc h a p t e rs u m m a r y r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 5 1 。 5F i e l ds t u d i e so fs t a b i l i t yc o n t r o lo fd e e pt u n n e ls u r r o u n d i n gr o c k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．- 5 3 - 5 ．1T h eg e o l o g i c a lc o n d i 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 gp a r a m e t e r s ⋯⋯- 5 3 - 5 ．1 ．1G e o l o g i c a lc o n d i t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 5 3 5 ．1 ．2C r o s sm e a S u 】陀s u p p o r t i n gd e s i g n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 5 3 。 5 ．2C r o s sm e a s u r em o n i t o r i n gc o n t e n ta n do b s e r v a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 5 4 - 5 ．3L a wo fm i n ep m s s u r ea p p e a ro b s e r v a t i o na n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 5 6 - 5 ．3 ．1C r o s sm e a S u r es u r f a c ed i s p l a c e m e n to b s e r v a t i o na n da n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯．- 5 6 - 5 ．3 ．2C r o s sm e a s Ⅷ旧d e e pd i s p l a c e m e mo b s e r v a t i o na n da n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 5 9 - 5 ．4T h i sc h a p t e rs u m m a r y r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 I 6M a i nc o n c l u s i o n sa n dd e f i c i e n c y ’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一6 3 一 V I 万方数据 C o n t e n t s 6 ．1M a i nc o n c l u s i o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 ． 6 ．2E x i s t e n td e f i c i e n c y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．- 6 4 一 R e f e r c n c e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 7 ． A c k n o w l e d g e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 1 ． A u t h o ri n t r o d u c t i o na n dp r i n c i p a la c h i e v e m e n t si ns c i e n t i f i cr c s e a r c h s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 3 ． V Ⅱ 万方数据 1 ．绪论 1 绪论 1 ．1 问题的提出及研究意义 能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。我国是一个富煤、少气、 缺油的国家，虽然我国煤炭效益目前正经受着严峻地考验，但改变不了煤炭是我 国主体能源和重要工业原料的地位，而且我国以煤为主的能源结构在相当长的时 间内不会有根本性的改变。 矿产资源的开采顺序一般情况下都是从浅部逐渐向深部开采，随着时间的推 移，我国浅部资源储量日趋