深井巷道非对称变形机理与围岩流变及扰动变形控制研究
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摘要
本文详细分析了深井巷道的非对称变形机理,研究结果表明在深部倾斜岩层中开挖的巷道,围岩岩层的分层结构与层间岩性的差异是导致巷道围岩非对称变形的主要原因,巷道断面内围岩结构的非对称性导致了巷道变形的非对称特征,提出了在变形关键部位加强支护的控制措施。同时将岩石流变及其扰动效应理论应用于深井巷道工程实践,理论分析了深部巷道围岩破坏机理与支护体的作用机理,研究了深部围岩应力场演变规律,测试出了深部岩石的长期强度及其“强度极限邻域”,理论推导出了巷道围岩保持长期稳定所需要的支护反力的计算公式。设计了以钢管混凝土支架为主体的复合支护技术措施,试验测试了钢管混凝土短柱的承载能力,研究了不同管径和壁厚的钢管配合不同强度等级的核心混凝土对其承载能力的影响,试验结果表明钢混支架能够提供足够大的支护反力以满足深部巷道围岩长期稳定性控制要求。最后,针对华丰矿-1100m中央变电所深部巷道工程实践进行了支护方案设计。
The mechanism of asymmetric deformation of deep tunnel which excavated in inclined strata has been analysed. The results showed that the surrounding rock's layered structure and lithology difference between strata layers are main reasons that caused the asymmetric deformation. The surrounding rock's structural asymmetry in tunnel's section caused its deformation aymmetry. The reinforced supporting technology at key deformed parts was proposed. Another main point of this paper is putting rock rheology and distrubace effect theory used into engineering practice successfully. The mechanism of surrounding rock's destroy and action mechanism of supporting were analysed. The evolution law of stress field was also studied. The rock sample's long-term strength and neighbourhood of ultimate strength were tested, and then deduced the necessary supporting strength to keep surrounding rock's long-stability. A multiple supporting technology was proposed which take the concrete-filled steel tubular stent as principal. The carrying capacity of concrete-filled steel tubular short columns was tested, it tested how the steel piple's different diameter and wall thickness collocated different strength grade of concrete to influence its' carrying capacity. The result showed that the concrete-filled steel tubular stent can provided IMPa supporting strength and can meet deep tunnel's controlling demand. At last, a supporting plan about deep tunnel's long-term stability controlling was designed.
The mechanism of asymmetric deformation of deep tunnel which excavated in inclined strata has been analysed. The results showed that the surrounding rock's layered structure and lithology difference between strata layers are main reasons that caused the asymmetric deformation. The surrounding rock's structural asymmetry in tunnel's section caused its deformation aymmetry. The reinforced supporting technology at key deformed parts was proposed. Another main point of this paper is putting rock rheology and distrubace effect theory used into engineering practice successfully. The mechanism of surrounding rock's destroy and action mechanism of supporting were analysed. The evolution law of stress field was also studied. The rock sample's long-term strength and neighbourhood of ultimate strength were tested, and then deduced the necessary supporting strength to keep surrounding rock's long-stability. A multiple supporting technology was proposed which take the concrete-filled steel tubular stent as principal. The carrying capacity of concrete-filled steel tubular short columns was tested, it tested how the steel piple's different diameter and wall thickness collocated different strength grade of concrete to influence its' carrying capacity. The result showed that the concrete-filled steel tubular stent can provided IMPa supporting strength and can meet deep tunnel's controlling demand. At last, a supporting plan about deep tunnel's long-term stability controlling was designed.
引文
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