應(yīng)包括立項背景與目的、任務(wù)來源、組織研究過程、技術(shù)原理或總體構(gòu)思、技術(shù)方案、主要技術(shù)創(chuàng)新點、研究成果、與國內(nèi)外同類技術(shù)的綜合比較、第三方評價與推廣應(yīng)用情況、技術(shù)與社會經(jīng)濟效益等(編輯修改稿)
2024-12-25 22:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (垂直孔 \水平孔 \斜孔 \俯、仰角孔 )。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：智能鉆孔光學(xué)成像系統(tǒng)主要由成像儀主機、探頭、繞線架、深度 9 計數(shù)器和連接電纜組成。內(nèi)部包含有可獲得全 景圖像的反射鏡、提供照明的光源、用于定位的電子羅盤以及 CCD 攝像機。主機內(nèi)系統(tǒng)控制、圖像采集、顯示與存貯高度集成，內(nèi)置 ARM 和 DSP 內(nèi)核，對全景圖像實時進行自動采集，能夠?qū)D像進行處理，形成各種結(jié)果圖像，包括平面展開圖，立體柱狀圖，也可同幅顯示巖芯描述結(jié)果表，其圖像顯示輸出模式可以使全景視頻圖像和平面展開圖像實時呈現(xiàn)。 監(jiān)測斷面布置與元件埋設(shè)方案見圖 1 所示。 觀測方式用上述測試元件測試相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 注：圖中 1~6 為測點編號 圖 1 監(jiān)測斷面布置圖 ① 巷道收斂變形監(jiān)測 每個測站在巷道左幫、頂板、右?guī)头謩e設(shè)置 3三個測點，觀測斷面按“ Δ”法布置，即分別在圖 1 中的 1 和 4 位置處，在巷道圍巖表面用鉆孔施工一個巷道表面收斂測點。監(jiān)測元件為 JSS30A 型數(shù)顯收斂計。 ② 巖體深部位移及頂板離層監(jiān)測 分別在右拱基線、頂板，左拱肩分別各布置一個多點位移計，測點號 3，位置在圖 1 中的 3， 1 和 6 位置處，每個孔內(nèi)設(shè) 7 個基點，深度分別為7m、 5m、 4m、 3m、 、 、 ，監(jiān)測 7m圍巖內(nèi)部的位移特性及其發(fā)展規(guī)律。監(jiān)測元件采用自行設(shè)計加工的位移計。同時在 1， 2， 3 和 6 位置處分別設(shè)置一個鉆孔窺視儀測試鉆孔。 10 ③ 支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測 分別在頂板和拱肩處，即 2 號位置設(shè)置錨索和錨桿測力計，測點號同表面位移監(jiān)測布置一樣，監(jiān)測巷道拱頂和拱肩處的錨索及錨桿支護軸力。 ④ 破裂區(qū)范圍及變化趨勢監(jiān)測 在兩幫 5 號位置各設(shè)置一個圍巖破裂區(qū)測試鉆孔，用以測定圍巖破裂區(qū)的發(fā)展演化規(guī)律。監(jiān)測元件為聲波測試儀。 ⑤ 全景數(shù)字化智能鉆孔電視成像觀測 在頂板、拱基線和拱肩位置處鉆孔，使用 JLIDOI(A)型 智能鉆孔電視成像儀，觀測鉆孔內(nèi)巖體性質(zhì)和裂隙發(fā)育狀況。 地應(yīng)力測試方案 本次在望峰崗煤礦進行的地應(yīng)力量測儀器是由安徽理工大學(xué)自己研制的套筒致裂設(shè)備，該設(shè)備主要優(yōu)點有： (1) 能測量較深處的絕對應(yīng)力狀態(tài)； (2) 它是最直接的測量方法，無需了解和測定巖石的彈性模量； (3) 套筒致裂測量應(yīng)力的作業(yè)空間要求小，儀器操作簡單易行，測試成功率高； (4) 克服了應(yīng)力解除法需要的套芯工序，可利用現(xiàn)場施工的鉆孔進行壓裂試驗； 套筒致裂法的實質(zhì)是利用具有耐高壓橡膠套筒的圓柱形千斤頂，使測試鉆孔的某一加壓段逐步施加 內(nèi)壓，直至周圍介質(zhì)出現(xiàn)縱向張性裂縫為止。 整個測試系統(tǒng)由手壓油泵、高壓油管、壓力表和套筒應(yīng)力計組成。利用套筒致裂法進行地應(yīng)力測試，主要的測試步驟如下： ① 沿巷道的周邊某個徑向方向鉆孔； ② 將套筒致裂裝置放入鉆孔并以環(huán)氧樹脂密封住孔口及孔底； ③ 利用手動油泵往套筒致裂裝置內(nèi)連續(xù)加壓，并記錄各次加壓的壓力值，直至鉆孔出現(xiàn)張性裂縫為止，此值為第一次峰值壓力； ④ 進行第二次致裂試驗，并記錄各次加壓的壓力值和第二次峰值壓力； ⑤ 以兩次峰值壓力差確定巷道材料的抗拉強度； 11 ⑥ 根據(jù)液體壓力 體積變化曲線的拐點確 定關(guān)閉壓力值 (等于最小主應(yīng)力 )； ⑦ 將第一次峰值壓力 1bP 、巷道材料抗拉強度 T 及最小主應(yīng)力 min? 代入式1 m in m a x3bPT??? ? ?，可得最大主應(yīng)力 max? 。 測試部位的選取 ： 為了能夠在測試地應(yīng)力時不影響現(xiàn)場施工，本次在望峰崗煤礦二副井井口附近的地應(yīng)力量測地點選在硐室施工斷面較大的水泵房內(nèi)，測試是在巖性較好的硬質(zhì)中細砂巖中進行的。測試試驗過程中，首先在水泵房巷道左幫完整性相 對較好的中細砂巖中打一直徑為 32mm 深度為 12m 的鉆孔，經(jīng)清孔后，按照 上述 的測試步驟逐次進行套筒加壓擴張試驗，將獲得的參數(shù)代入1 m in m a x3bPT??? ? ?和式 2 min max3bP ????，計算獲得測試平面上的最大主應(yīng)力max? 、最小主應(yīng)力 min? ，而另一個主應(yīng)力 v? ，則是按照測試點上覆巖體的自重按照公式 v z??? 計算 獲得。至于三個主應(yīng)力的方向則是按照構(gòu)造地質(zhì)統(tǒng)計分析的方法得到。 室內(nèi)試驗方案 室內(nèi)試驗的目的 主要 是 以深埋裂隙巖體巷道開挖過程中卸載狀態(tài)為研究背景，以固結(jié)卸載的三軸剪切和蠕變試驗結(jié)果為基礎(chǔ)獲得了裂隙巖體彈黏塑本構(gòu)力學(xué)模型 。 室內(nèi)試驗具體方案為： 結(jié)合地應(yīng)力量測試驗，現(xiàn)場在試驗點附近采取了兩組巖石的試樣，取樣鉆頭采用 N 型金剛石鉆頭，雙層巖芯管，試樣直徑為 75mm。由于花斑狀泥巖極其破碎，該層巖石沒有取到適合室內(nèi)實驗用樣標(biāo)準(zhǔn)的巖石。采樣都是取較完整的巖塊，對于采取到的巖塊試樣及時送到實驗室加工成標(biāo)準(zhǔn)試件，用于 單軸抗壓強度試驗和三軸剪切試驗。試件的抗拉強度試驗采用劈裂法間接測得。 理論分析方案 方案 基于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的分析，得到了深井巷道圍巖變形的特性 —— 分區(qū)多次破 12 裂，通過理論分析 提出深埋巷道圍巖多次破裂的形成機制，提出了復(fù)合巖體梁穩(wěn)定分析方法，并應(yīng)用于深埋巷道直墻部分圍巖穩(wěn)定分析 。 利用 固結(jié)卸載的三軸剪切和蠕變試驗結(jié)果為基礎(chǔ)獲得了裂隙巖體彈黏塑本構(gòu)力學(xué)模型 ， 通過二次開發(fā)技術(shù)，將建立的本構(gòu)模型嵌入 FLAC3D 軟件中，以保證數(shù)值模擬采用的的是合理的材料模型。 (1)為了便于比較，先用 FLAC3D 軟件中內(nèi)置的彈塑性本構(gòu)模型 —— 摩爾 庫倫模型 (MohrCoulomb)—— 對深井巷道圍巖變形進行了彈塑性分析； (2)為了研究不同水平地應(yīng)力特征對深埋巷道圍巖變形的影響，對不同側(cè)壓力水平下的深埋巷道圍巖變形進行模擬對比分析。在做對比模擬分析時，模型中其他參數(shù)保持不變，僅變化水平側(cè)壓力系數(shù) K0，取 3 個水平的 K0，對比分析 三個不同側(cè)壓力水平下深井巷道圍巖的變形情況； (3)為了研究不同巷道尺寸對深埋巷道圍巖變形的影響，對不同跨度和高度的深埋巷道圍巖變形進行了模擬對比分析。在做對 比模擬分析時，模型其他參數(shù)保持不變，僅變化巷道跨度或者高度，各取 3 個水平。在做對比分析的時候，變化深埋巷道跨度時，其高度保持不變；而變化其高度時，其跨度保持不變。 (4)為了 研究 巖層層理的存在對深井巷道圍巖變形的影響，對 考慮巖層層理影響的深埋巷道圍巖變形 進行了數(shù)值 分析 。 有巖層層理穿過巷道的情況，由于在FLAC3D 中建模不是很容易實現(xiàn)，這里采用在 ANSYS 軟件平臺下建模，然后通過自行編制的模型轉(zhuǎn)化程序 ANSYStoFLAC3D 將模型導(dǎo)入 FLAC3D 里面進行分析計算 。 (5)為了 研究 注漿加固 對深井巷道圍巖變形特 性的影響，對注漿加固的 深埋巷道 圍巖變形進行了 數(shù)值模擬分析 。 (6)為了考慮 深井巷道圍巖的流變特性對其變形的影響， 進行了基于卸荷條件下裂隙巖體流變本構(gòu)模型的巷道分布開挖圍巖變形數(shù)值模擬分析?；?室內(nèi)試驗的結(jié)果 ，研制在 FLAC3D 平臺上的卸荷條件下裂隙巖體流變本構(gòu)
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