考虑超前支护作用效应的围岩-支护相互作用机制研究 被引量：14

1

作者 王志龙 王明年 +1 位作者 严志伟 刘大刚 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第10期1748-1755,共8页

隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模... 隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模型,得到支护结构与围岩动态相互作用的全过程解析。通过计算实例分析,主要得到如下结论:1)从控制隧道围岩变形角度分析,超前支护、隧道支护均可有效控制隧道围岩变形,说明控制隧道围岩变形不仅要重视隧道支护结构的作用,同时也要考虑超前支护结构的作用;2)当隧道围岩变形量控制到一定程度时,可通过同时调节超前支护参数和隧道支护参数来达到预期的变形控制效果。 展开更多

关键词 隧道工程 超前支护 隧道支护 围岩-支护相互作用 空间效应

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弹塑性变形条件下围岩-支护相互作用全过程解析 被引量：46

2

作者 侯公羽 李晶晶 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期961-970,共10页

围岩-支护作用机制是正确认识支护结构对围岩进行有效支护作用的基础理论问题。根据开挖面的空间效应及Hoek拟合方程计算了某工程实例的巷道顶板径向位移沿巷道纵向剖面方向分布的曲线,建立了围岩-支护耦合作用的力学模型,进而建立了描... 围岩-支护作用机制是正确认识支护结构对围岩进行有效支护作用的基础理论问题。根据开挖面的空间效应及Hoek拟合方程计算了某工程实例的巷道顶板径向位移沿巷道纵向剖面方向分布的曲线,建立了围岩-支护耦合作用的力学模型,进而建立了描述巷道顶板径向位移与力学模型中的虚拟支护力的关系的数学模型。通过对数学、力学模型的解析与分析,研究了围岩-支护在其相互作用的全过程中的相互作用路径。在此基础上,对弹塑性变形阶段围岩-支护的相互作用原理给出了最新的认识。应用该研究成果,对某工程实例进行了支护作用效果的计算与分析研究。本文的研究成果实现了对围岩-支护耦合作用的全过程解耦,可以对围岩-支护的相互作用进行实时地预测或再现。 展开更多

关键词 围岩-支护相互作用 全过程解析:开挖面空间效应 虚拟支护力 围岩弹塑性变形

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基于开挖面空间效应的围岩-支护相互作用机制 被引量：27

3

作者 侯公羽 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期2871-2877,共7页

根据开挖卸荷的概念和开挖面空间效应原理,提出围岩弹塑性变形二次释放的概念,建立基于开挖面空间效应和围岩弹塑性变形二次释放的力学模型,研究围岩-支护之间的相互作用。通过引入围岩与支护在其作用面(接触面)上必须满足的2个协调条... 根据开挖卸荷的概念和开挖面空间效应原理,提出围岩弹塑性变形二次释放的概念,建立基于开挖面空间效应和围岩弹塑性变形二次释放的力学模型,研究围岩-支护之间的相互作用。通过引入围岩与支护在其作用面(接触面)上必须满足的2个协调条件即应力协调和位移协调,实现对围岩-支护相互作用达平衡状态时的求解。建立基于开挖面空间效应及围岩-支护相互协调作用的支护结构设计方法。 展开更多

关键词 岩石力学 开挖卸荷 开挖面空间效应 弹塑性变形二次释放 围岩-支护相互作用 支护设计方法

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弹塑性条件下围岩-支护相互作用变形分析 被引量：1

4

作者 王煜 姜琦 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2017年第2期78-80,共3页

为了充分了解巷道围岩与支护结构之间的相互作用关系,在基于弹塑性分析的前提下,将收敛-约束法应用于巷道围岩-支护相互作用分析中,并结合FLAC3D数值模拟软件,分别分析不同巷道支护前位移和不同支护结构刚度对巷道变形的影响。

关键词 圆形巷道 弹塑性分析 围岩-支护相互作用

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深部软岩巷道围岩与锚喷U型钢支护结构相互作用研究 被引量：3

5

作者 孟庆彬 宋子鸣 +4 位作者 刘滨 黄炳香 浦海 王从凯 辛学奎 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期23-36,共14页

收敛-约束法(特性曲线法)是将理论解析、现场实测、工程经验相结合的一种地下工程结构设计方法,是目前分析围岩-支护相互作用关系及开展支护优化设计的常用方法。基于收敛-约束法的基本原理,总结给出了经典的支护特征与支护结构变形方程... 收敛-约束法(特性曲线法)是将理论解析、现场实测、工程经验相结合的一种地下工程结构设计方法,是目前分析围岩-支护相互作用关系及开展支护优化设计的常用方法。基于收敛-约束法的基本原理,总结给出了经典的支护特征与支护结构变形方程,理论计算获得了喷射混凝土、锚杆(索)、U型钢支架等支护结构的支护特征曲线,分析了支护结构的几何尺寸(直径、长度)、间排距、材料强度等参数对支护压力的影响特征;随着喷射混凝土厚度及强度等级的增加,喷射混凝土提供的支护刚度和支护压力逐渐增大;随着锚杆(索)直径、长度、杆体材料强度的增加及间排距的减小,锚杆的支护压力显著增加;U型钢支架的排距越小及材料强度越大,其提供的支护压力越大。采用FLAC^(3D)内嵌的莫尔库伦应变软化本构模型,建立了考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的深部软岩巷道数值分析模型,计算获得了不同应力状态下巷道纵剖面变形曲线、围岩特征曲线,分析了锚喷、锚杆(索)喷、锚喷U型钢等3种联合支护技术对深部巷道围岩大变形控制的适用性,验证了锚喷U型钢联合支护技术应用于深部巷道支护工程的可行性。考虑岩石峰后应变软化与扩容特性的应变软化本构模型和经典的莫尔库伦本构模型的数值模拟结果相差较大,采用莫尔库伦本构模型的数值模拟结果保守,支护结构提供的支护压力无法满足深部巷道稳定性控制要求,支护后巷道围岩变形较大甚至会发生冒顶、片帮等安全事故。 展开更多

关键词 深部巷道 收敛-约束法 围岩-支护相互作用 巷道支护

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高应力软岩巷道围岩与支护结构相互作用分析 被引量：49

6

作者 孙闯 张向东 李永靖 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2601-2607,2614,共8页

基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护... 基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护系统稳定性进行评价。研究结果表明:考虑应变软化行为的围岩所需支护压力与Mohr-Coulomb模型计算结果相差较大,剪胀角对围岩应力释放过程及围岩-支护相互作用影响较小,巷道不同断面形式及断面不同位置点围岩所需支护压力有一定差异性;初期支护系统的稳定性是围岩与支护系统最终稳定的关键,采用收敛-约束法评价高应力软岩巷道初期支护系统的稳定性,对高应力软岩巷道的支护结构设计及施工具有一定指导意义。 展开更多

关键词 高应力软岩 应变软化 收敛-约束法 围岩-支护相互作用

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煤矿回采巷道支护—围岩相互作用全过程分析 被引量：15

7

作者 杨双锁 钱鸣高 等 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第B06期1978-1981,共4页

依据现场调查及相似材料模拟实验，提出了涵盖煤矿回采巷道围岩的各种变形状态的关于支护－围岩相互作用全过程的波动性平衡理论，弥补了原有理论关于围岩强度破坏之后的缺陷，为煤矿回采巷道围岩控制理论的进一步研究提供了新思路。

关键词 回采巷道 支护-围岩相互作用 全过程

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基于Drucker-Prager屈服准则及加卸载判据的圆形隧道围岩-支护作用机制探讨 被引量：3

8

作者 叶泰龙 喻勇 《西南科技大学学报》 CAS 2023年第1期61-66,83,共7页

隧道围岩-支护相互作用机制是隧道力学中的基础理论,为了准确描述围岩与支护结构对隧道应力变形的影响,假定围岩本构模型为理想弹塑性模型,采用适用于岩土材料的Drucker-Prager屈服准则,考虑加卸载判据,证明了圆形隧道的开挖过程是一个... 隧道围岩-支护相互作用机制是隧道力学中的基础理论,为了准确描述围岩与支护结构对隧道应力变形的影响,假定围岩本构模型为理想弹塑性模型,采用适用于岩土材料的Drucker-Prager屈服准则,考虑加卸载判据,证明了圆形隧道的开挖过程是一个加载过程,支护过程是卸载过程。通过大型有限元仿真软件Abaqus计算了平面应变情况下圆形隧道开挖与支护过程的弹塑性解。数值分析结果与理论公式结果相吻合,表明开挖的过程是解除内压、增大压差的加载过程,支护过程为施加内压、减小压差的卸载过程。支护后的围岩应力增量和位移增量符合弹性规律,且支护过后的应力等于开挖后的应力减去弹性应力。支护过程的卸载效应使得开挖过程产生的塑性区变成了残余变形区。研究结果可为工程应用提供参考。 展开更多

关键词 圆形隧道 Drucker-Prager屈服准则 加卸载判据 围岩-支护相互作用 数值模拟

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泥岩峰后应变软化行为及围岩-支护结构相互作用研究 被引量：14

9

作者 孙闯 惠心敏楠 张强 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期254-260,共7页

采用室内三轴试验方法,基于塑性力学理论,获得泥岩峰后软化模量与围压的关系,构建了考虑围压影响的泥岩峰后应变软化模型,基于FLAC^(3D)平台进行开发,结合工程实例对模型进行验证.研究表明:构建的泥岩峰后应变软化模型可以考虑剪胀角的... 采用室内三轴试验方法,基于塑性力学理论,获得泥岩峰后软化模量与围压的关系,构建了考虑围压影响的泥岩峰后应变软化模型,基于FLAC^(3D)平台进行开发,结合工程实例对模型进行验证.研究表明:构建的泥岩峰后应变软化模型可以考虑剪胀角的影响,符合围岩峰后变形的实际情况;数学模型能够较真实的反应岩石峰后非线性力学行为,为实现数值计算由定性向定量的转变奠定基础;通过现场实际应用表明,数值计算结果与现场实际情况吻合. 展开更多

关键词 泥岩 应变软化 围岩-支护结构相互作用 数值模拟

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巷道围岩控制的波动性平衡理论 被引量：21

10

作者 杨双锁 钱鸣高 +1 位作者 康立勋 贾喜荣 《太原理工大学学报》 CAS 2001年第4期339-343,共5页

运用岩石力学的基本理论分析了巷道围岩的变形、强度特征以及支护力作用下围岩各变形区的应力分布特征 ,首次提出了涵盖巷道围岩 -支护相互作用全过程的波动性平衡理论 。

关键词 巷道 支护-围岩相互作用 波动性平衡理论

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非均匀应力场下圆形隧道围岩塑性区研究 被引量：3

11

作者 王中明 朱月健 李楷兵 《水利水电技术》 北大核心 2020年第11期197-204,共8页

为研究支护结构对非均匀应力场下圆形隧道的力学特性尤其是围岩塑性区的影响,采用理论分析的方法对已有模型仅能单独考虑原位非均匀应力场或支护结构对隧道围岩塑性区影响的不足展开研究,提出了一种考虑实际施工过程的非均匀应力场下圆... 为研究支护结构对非均匀应力场下圆形隧道的力学特性尤其是围岩塑性区的影响,采用理论分析的方法对已有模型仅能单独考虑原位非均匀应力场或支护结构对隧道围岩塑性区影响的不足展开研究,提出了一种考虑实际施工过程的非均匀应力场下圆形隧道围岩塑性区计算新方法,该方法能够很好地考虑围岩与支护结构的相互作用机理。利用该方法重点研究了隧道围岩初始位移及支护结构刚度对隧道围岩塑性区的影响,结果表明:(1)随着围岩初始位移的增加,围岩塑性区将呈现非线性增加,而当其增加到一定程度时,围岩塑性区增加幅度将十分显著;(2)随着支护结构刚度的增加,围岩塑性区将逐渐减小,但其减小幅度不是很大。因此在实际工程中,应选用合适的支护结构刚度以达到安全和经济的目的。 展开更多

关键词 非均匀应力场 圆形隧道 围岩塑性区 围岩-支护结构相互作用 支护结构刚度 围岩初始径向弹性位移

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基于量化GSI系统的破碎岩体应变软化行为研究 被引量：4

12

作者 张向东 张哲诚 +2 位作者 杨博维 郝矛矛 杨夫泽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期517-523,共7页

松软破碎岩体的复杂力学特性给深部开采工程带来一系列棘手的问题,深入研究破碎岩体峰后力学行为,对于深部巷道围岩稳定性分析及支护结构设计具有重要意义。基于量化GSI围岩评级系统及连续介质理论,建立了考虑围压影响的破碎岩体峰后应... 松软破碎岩体的复杂力学特性给深部开采工程带来一系列棘手的问题,深入研究破碎岩体峰后力学行为,对于深部巷道围岩稳定性分析及支护结构设计具有重要意义。基于量化GSI围岩评级系统及连续介质理论,建立了考虑围压影响的破碎岩体峰后应变软化力学模型。通过工程应用实例验证了数值模型的可靠性。研究结果表明:通过计算围岩与支护结构相互作用关系可知,理想弹塑性模型和应变软化模型所得计算结果差异较大,采用理想弹塑性模型进行支护设计,可能导致支护结构的安全性偏低,甚至失稳。现场应用结果表明:数值计算结果与现场实际情况吻合;提出的深部破碎岩体应变软化模型能够较为真实地反映破碎岩体的非线性破坏行为,可为硐室围岩稳定性分析及支护结构设计等提供新的思路。 展开更多

关键词 破碎岩体 应变软化 地质强度指标(GSI) 围岩-支护相互作用

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综掘巷道超前支护装置及其应用研究 被引量：14

13

作者 吕志 朱建明 +1 位作者 胡宇 王宇 《金属矿山》 CAS 北大核心 2015年第2期45-48,共4页

为了解决巷道掘进面事故频发,超前支护越来越得到重视,而传统的临时超前支护方式存在诸多弊端,如支撑力不足,支护面积小,作业耗时长、工人劳动强度大、作业安全无保障,已不能适应当前巷道围岩变形特点,本研究将应用新研制的超前支护装置... 为了解决巷道掘进面事故频发,超前支护越来越得到重视,而传统的临时超前支护方式存在诸多弊端,如支撑力不足,支护面积小,作业耗时长、工人劳动强度大、作业安全无保障,已不能适应当前巷道围岩变形特点,本研究将应用新研制的超前支护装置,结合现场工业性试验以及FLAC数值模拟进行验证。结果表明,该新型超前支护装置结构设计合理可靠,易操作,对于提高巷道开挖后第三向应力水平具有积极的作用,并且该装置可以实现在巷道开挖后"无支护-临时超前支护"等工艺过程的无缝衔接过渡,显著地提高了采煤正规循环率,同时应用该装置的工作面,不仅增强了工人的安全感,也提高了工作效率。超前支护装置在王庄煤矿应用的整个工业性试验期内取得了很好的支护效果与经济效益,完全可以满足安全生产的需要。 展开更多

关键词 超前支护 围岩变形 围岩-支护相互作用

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