flac3d井巷开题报告.pdf

河南理工大学本科毕业设计 （论文）开题报告 题目名称 东升煤矿巷道设计和数值分析 学生姓名 黄要磊 专业班级 地下12-2 班 学号 311207001509 一、选题的目的和意义 东升煤矿位于郏县西北部11 公里处的大刘山腹地，北与禹州市神后镇相连。矿 区所在位置位于东山的南部的小丘陵上，地理位置虽然有所偏僻，但煤储量丰富，煤 质较好。随着煤田的开采和生产规模的扩大，根据需要，要进行新的巷道设计。 毕业设计是土木工程专业完成所学基础和专业课程以后所进行的综合性实践教 学环节，是对所学知识的一次综合性运用和对学生专业素质的全面考核。通过东升 煤矿巷道的设计，重温、巩固、深化和扩展所学的知识，培养和锻炼运用所学专业知 识和专业技能来根据需要进行设计以及解决工程实际问题的能力，同时利用 FLAC3D 对所设计的巷道进行数值分析，在验证支护的合理性的同时还能深入了解 巷道支护的机理。通过此次毕业设计，使具备使用FLAC3D 分析些简单的岩土问题。 提高分析、解决工程实际问题的能力。 二、国内外研究综述 国外的巷道支护理论研究起步较早，发展较快，形成的理论主要有古典压力理 论、坍落拱理论、新奥法、应变控制理论、能量支护理论、数值计算法等。其中新奥 法应用较广，新奥法是奥地利工程师 L. V. Rabcewicz 20 世纪60 年代提出的一种 隧道设计施工新方法，被称为奥地利隧道新施工方法，简称新奥法。 1980 年，奥地利土木工程学会地下空间分会把新奥法定义为：在岩体和土体中 设置的使地下空间的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的的设计施工方 法。新奥法的核心是利用围岩的自承作用来支撑隧道，促使围岩本身变为支护结构 的重要组成部分，使围岩与构筑的支护结构共同形成坚固的支撑环。 新奥法自奥地利起源之后，迅速传遍世界各国，并在各国不同地质条件下的隧 道施工中得到了成功的应用，也使得新奥法的应用从最初的隧道施工快速扩展到采 矿、冶金、水利电力等其它岩土工程领域。虽然新奥法应用广泛，但是它不是万能 的，也有自身的局限性，它适用于围岩强度较高，整体性较好，具有一定自身承载能 力的隧道或巷道，但是，对于深井巷道和硐室，节理化破碎软岩，采动影响巷道的支 护机理研究，新奥法就不能被盲目的套用。 国内的软岩巷道支护理论研究起步较晚，目前主要的支护理论有轴变论理论、 联合支护理论、锚喷-弧板支护理论、松动圈理论、主次承接区支护理论、应力控制 理论、软岩工程力学支护理论等。这些理论都是我国学者在大量工程实践中总结出 来的，每种理论都有很高的实用价值，它们分别从围岩的力学性质、应力的转化以及 围岩与支护体的相互作用等方面阐述了巷道和硐室的支护机理。 于学馥等学者认为巷道坍落可以自行稳定，可以用弹塑性理论进行分析。围岩 破坏是由于应力超过岩体强度极限引起的，坍落是改变巷道轴比，导致应力重分布。 应力均匀分布的轴比是巷道最稳定的轴比，其形状为椭圆形。 冯豫、陆家梁、郑雨天、朱效嘉等学者提出的联合支护技术是在新奥法的基础上 发展起来的，其观点可以概括为：对于巷道支护，一味强调支护刚度是不行的，要先 柔后刚，先抗后让，柔让适度，稳定支护。 董方庭教授提出的松动圈理论认为凡是坚硬围岩的裸体巷道，其围岩松动圈都 接近于零，此时巷道围岩的弹塑性变形虽然存在，但并不需要支护。松动圈越大，收 敛变形越大，支护难度就越大。因此，支护的目的在于防止围岩松动圈发展过程中的 有害变形。 主次承接区支护理论是由方祖烈教授提出的。该理论认为巷道开挖后，在围岩 中形成拉压域；压缩域在围岩深部，体现了围岩的自承能力，是维护巷道稳定的主承 载区。张拉域形成于巷道周围，通过支护加固，也形成一定的承载力，但其与主承载 区相比，只起辅助作用，故称为次承载区。 应力控制理论起源于前苏联，其基本原理是通过一定的技术手段改变某些部分 围岩的物理力学性质，改善围岩内的应力及能量分布，人为降低支撑压力区围岩的 承载能力，使支撑压力向围岩深部转移，以此来提高围岩稳定的一种方法。 软岩工程力学