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1绪论1

1.1围岩载荷理论研究进展2

1.1.1自然平衡拱理论2

1.1.2太沙基理论2

1.1.3弹性介质学说3

1.1.4塑性介质学说4

1.1.5松动裂隙学说4

1.1.6弹塑性介质学说5

1.1.7岩体波速分类学说6

1.1.8破碎区图示学说6

1.1.9不连续区学说6

1.1.10松动圈巷道支护理论7

1.1.11围岩载荷理论的评述9

1.2压力拱及其特性的研究进展10

1.2.1压力拱承载结构理论的提出10

1.2.2压力拱的概念与特征10

1.2.3压力拱的判断依据13

1.2.4围岩成拱特性研究进展14

2大跨度地下岩石工程压力拱研究18

2.1问题的提出18

2.2数值分析模型19

2.2.1模型尺寸及其参数19

2.2.2边界条件及载荷模式20

2.2.3模拟试验安排20

2.2.4数值模拟的具体步骤21

2.3均质模型模拟结果及分析21

2.3.1压力拱的确定21

2.3.2模拟结果分析26

2.3.3压力拱厚度的回归方程28

2.4有节理模型模拟结果及分析29

2.4.1单组节理的分析29

2.4.2两组节理的分析30

2.4.3三组节理的分析35

2.4.4节理组数对压力拱形状影响的比较39

2.5本章小结39

3节理围岩成拱特性研究41

3.1问题的提出41

3.2数值分析模型和参数42

3.3硬岩和软岩节理围岩中压力拱的比较43

3.3.1硬岩中围岩压力拱分析44

3.3.2软岩中围岩压力拱分析45

3.4单组节理对压力拱的影响49

3.4.1节理间距对压力拱的影响49

3.4.2节理倾角对压力拱的影响49

3.5两组节理对压力拱的影响51

3.5.1节理间距对压力拱的影响51

3.5.2节理倾角对压力拱的影响51

3.5.3节理参数对压力拱的影响51

3.6侧压系数对压力拱的影响54

3.6.1单组节理下侧压系数对压力拱的影响54

3.6.2两组节理下侧压系数对压力拱的影响57

3.7跨度对压力拱的影响60

3.7.1单组节理围岩中跨度对压力拱的影响60

3.7.2两组节理围岩中跨度对压力拱的影响61

3.8断面形状对压力拱的影响62

3.8.1单组节理围岩中断面形状对压力拱的影响62

3.8.2两组节理围岩中断面形状对压力拱的影响65

3.9压力拱和围岩的变形关系的研究67

3.9.1单组节理围岩中压力拱对围岩变形的影响67

3.9.2两组节理围岩中压力拱对围岩变形的影响70

3.9.3压力拱内边界与围岩变形的关系72

3.10本章小结73

4双隧道围岩压力拱研究与应用75

4.1问题的提出75

4.2数值分析模型76

4.2.1数值模型与参数76

4.2.2模拟试验安排77

4.2.3数据提取路径78

4.3双隧道围岩应力规律分析79

4.3.1埋深变化时围岩应力的变化分析79

4.3.2中心间距变化时围岩应力的变化分析80

4.3.3埋深变化时地面沉降位移的变化分析82

4.4双隧道合理布置位置的分析83

4.4.1合理埋深和中心间距的概念83

4.4.2双隧道合理埋深的分析84

4.4.3双隧道合理中心间距的分析85

4.5用压力拱确定地下硐室群合理间距的应用86

4.5.1工程概况86

4.5.2数值分析模型的建立86

4.5.3数值模拟分析方法87

4.5.4模拟得到的压力拱的分析88

4.5.5模拟结果分析89

4.6本章小结92

5煤矿常见断面锚喷巷道压力拱特性及稳定性研究94

5.1问题的提出94

5.2数值模型和参数94

5.2.1基本假定94

5.2.2数值模型与模拟方案95

5.2.3应力提取路径98

5.3常见断面下压力拱变化规律分析98

5.3.1矩形巷道压力拱变化规律分析98

5.3.2梯形巷道压力拱变化规律分析102

5.3.3直墙拱形巷道压力拱变化规律分析102

5.3.4圆形巷道压力拱变化规律分析109

5.4常见断面下锚杆提高围岩承载力分析109

5.5常见断面下锚固压缩拱与压力拱关系分析114

5.5.1常见断面下的锚固压缩拱114

5.5.2常见断面下压缩拱和压力拱的关系119

5.6本章小结123

6采场围岩压力拱演化研究与应用125

6.1问题的提出125

6.2数值模拟过程127

6.2.1数值分析方法的选取127

6.2.2基本假定127

6.2.3屈服准则的选取127

6.2.4采矿工程数值模型的建立128

6.2.5模拟安排129

6.3数值模拟结果分析129

6.3.1工作面走向围岩压力拱成拱系数变化规律129

6.3.2工作面倾向围岩压力拱成拱系数变化规律130

6.4采矿岩石压力拱演化规律分析132

6.4.1工作面走向围岩压力拱演化规律分析133

6.4.2工作面倾向围岩压力拱演化规律分析134

6.5采场压力拱空间形态变化规律135

6.6采矿岩石压力拱影响因素分析135

6.6.1数值模型的建立及求解136

6.6.2模型建立及数据提取路径137

6.6.3数值模拟结果分析137

6.7压力拱演化规律在冲击地压问题中的应用147

6.7.1问题的提出147

6.7.2采场数值模型模拟分析148

6.7.3工作面开采前后采场应力位移场分析151

6.7.4工作面开采过程中围岩压力拱演化规律分析154

6.7.5二水平轨道大巷压力拱和松动圈的模拟分析157

6.7.6二水平轨道大巷冲击地压危险区域划分159

6.8本章小结159

7城市深基坑压力拱成拱特性研究161

7.1问题的提出161

7.2数值分析模型163

7.2.1数值模型与参数163

7.2.2模型的数据提取路径164

7.3深基坑成拱特性分析165

7.4深基坑压力拱的相关因素分析172

7.4.1正交模型试验方案173

7.4.2影响压力拱厚度的因素分析173

7.4.3影响卸压区深度的因素分析175

7.5深基坑成拱规律的回归分析177

7.5.1影响压力拱厚度因素回归分析177

7.5.2影响卸压区深度因素回归分析177

7.6本章小结178

参考文献180