深井穿尖交岔点突变失稳机制分析及应用 |
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引用本文: | 刘小虎,姚直书,程桦,查文华,吴捷豪.深井穿尖交岔点突变失稳机制分析及应用[J].岩土力学,2022(S1):521-531. |
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作者姓名: | 刘小虎 姚直书 程桦 查文华 吴捷豪 |
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作者单位: | 1. 安徽理工大学土木建筑学院;2. 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心;3. 东华理工大学土木与建筑工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金面上项目(No.51964002); |
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摘 要: | 深部煤炭开采中软岩巷道围岩支护问题,尤其是软岩交岔巷道围岩稳定性长期深受关注。由交岔点变形破坏内在原因分析得出,其顶板与三角区岩柱支撑体系是交岔点失稳破坏的薄弱点。基于“等效跨度”概念并结合突变理论建立交岔点顶板-岩柱系统简化受力的尖点突变模型,获得交岔点尖点突变方程及系统失稳破坏的充要判定条件。分析了工程地质因素(埋深H、岩柱弹性模量E)、巷道交岔点结构参数(交岔角度θ、巷道高度h)及支护参数a对交岔点稳定性影响。得出θ、E、a与控制参数v的非线性关系存在曲率变化拐点。当θ<35°,E<16 GPa时,控制参数v对各个因素的敏感度顺序为θ>E>a>h>H,即当围岩较软弱时交岔点稳定性受岩柱强度影响较为强烈,交岔点设计角度不宜小于35°。当θ≥35°,E≥16 GPa时,敏感度顺序为h>H>θ>a>E,即当岩柱强度较高时交岔点稳定性受结构参数影响较大。结合丁集矿深井软岩工程实例,采用理论分析指导交岔点设计参数优化。矿压监测数据表明,优化支护设计有效地控制了西三轨回联巷交岔点围岩变形,验证了理论推导方法的正确性。
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关 键 词: | 深部巷道工程 穿尖交岔点 尖点突变模型 敏感性分析 工程应用 |
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