侏羅白堊紀(jì)極弱膠結(jié)軟巖巷道變形破壞機(jī)理研究.pdf

1、極弱膠結(jié)軟巖是在我國(guó)西部礦山白堊系、侏羅系地層中廣泛存在的一類(lèi)特殊軟巖。由于西部地區(qū)特殊的成巖條件，該地區(qū)地下圍巖形成了其獨(dú)特的物理力學(xué)性質(zhì)，具有強(qiáng)度低、膠結(jié)差、強(qiáng)膨脹性、遇水軟化、易風(fēng)化崩解等典型特征。西部許多煤礦都出現(xiàn)了不同程度的軟巖問(wèn)題，現(xiàn)今極弱膠結(jié)軟巖問(wèn)題一直是困擾煤礦安全、高效生產(chǎn)的重大難題之一。
　　本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金“弱膠結(jié)軟巖巷道錨噴結(jié)構(gòu)加固機(jī)理及其動(dòng)力損傷研究”資助項(xiàng)目(51174128)，以侏羅白堊紀(jì)極弱

2、膠結(jié)軟巖巷道為研究目標(biāo)，基于榆樹(shù)井煤礦、新上海一號(hào)煤礦、查干淖爾一號(hào)煤礦巷道現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、室內(nèi)試驗(yàn)、圍巖收斂變形與錨桿受力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等巷道地質(zhì)力學(xué)測(cè)試技術(shù)，并結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬對(duì)侏羅白堊紀(jì)極弱膠結(jié)軟巖巷道的破壞特征及其變形破壞機(jī)理進(jìn)行深入研究。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、X射線衍射儀物相分析、掃描電子顯微鏡(SEM)、巖石單軸壓縮試驗(yàn)、軟化試驗(yàn)等手段分別對(duì)侏羅白堊紀(jì)極弱膠結(jié)軟巖的礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)、巖石基本物

3、理力學(xué)性質(zhì)等基本特征進(jìn)行試驗(yàn)，并通過(guò)查閱文獻(xiàn)，結(jié)合已有軟巖分類(lèi)，對(duì)極弱膠結(jié)軟巖的基本特征進(jìn)行定性分析。結(jié)合極弱膠結(jié)軟巖的形成條件，得出該類(lèi)軟巖的獨(dú)特巖性。
　　(2)基于榆樹(shù)井煤礦、新上海一號(hào)煤礦、查干淖爾一號(hào)煤礦變形破壞巷道的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研實(shí)測(cè)，進(jìn)行工程資料統(tǒng)計(jì)。綜合分析巷道圍巖變形破壞現(xiàn)象，總結(jié)變形破壞類(lèi)型，并歸納出引起該類(lèi)軟巖巷道變形機(jī)制的影響因素。并通過(guò)FLAC3D數(shù)值模擬軟件，進(jìn)一步得出極弱膠結(jié)軟巖遇水軟化后開(kāi)挖巷道圍巖的力學(xué)

4、演化特征。
　　(3)結(jié)合已有軟巖工程力學(xué)理論，針對(duì)極弱膠結(jié)軟巖巷道特有的工程背景，經(jīng)過(guò)合理的假設(shè)和采用近似解析方法，在適當(dāng)假設(shè)的前提下，利用粘彈性理論、膨脹巖的濕度應(yīng)力場(chǎng)理論角度推導(dǎo)出的解析解分別對(duì)該類(lèi)軟巖巷道圍巖持續(xù)變形、吸水膨脹變形的力學(xué)性質(zhì)分析。并結(jié)合已有的計(jì)算參數(shù)運(yùn)用數(shù)學(xué)軟件MATLAB、Origin繪制變形曲線，得出該類(lèi)軟巖巷道分別在持續(xù)變形、吸水膨脹兩種條件下的變形規(guī)律。
　　(4)基于極弱膠結(jié)軟巖的基本特征、