考虑时间效应的深部锚固巷道长期稳定性基础研究

锚固支护作为矿山岩体加固的主要技术手段在浅部围岩控制中起到了良好的效果，然而，在深部复杂应力环境作用下，岩体的流变变形量大、巷道破坏严重，锚固技术的推广应用遇到了困难。本项目采用室内扰动流变试验对加锚岩石进行系统长期力学性能测试，并自主设计试验装置，开展各种类型的锚固界面流变试验，从整体效应和应力传递两个层面研究锚固体的流变机理；建立反映锚固体时间效应的流变损伤本构模型，应用FLAC数值软件的二次开发接口，编译锚固体的自定义本构，进而模拟深部围岩长期力学行为；采用遗传算法进行锚固围岩流变参数反演，构建深部开采巷道长期稳定性分析预测模式，开发基于实测时间序列信息的反分析应用程序。本项目旨在揭示深部开采锚固支护结构在长期荷载作用下的失稳破坏机制，并给出锚固巷道长期稳定性分析方法，为深部高地应力流变性巷道支护设计奠定理论基础，促进锚固技术在煤矿深部开采中的应用。

锚固支护是矿山岩体加固的主要技术手段，在浅部围岩控制中起到了良好的效果。然而，在深部复杂应力环境作用下，岩体的流变变形量大、巷道破坏严重，锚固技术的推广应用遇到了困难。本课题针对深部流变性巷道锚固支护控制机理进行了研究，开展了大量的理论与试验工作，形成的主要研究成果包括以下几个方面：（1）发明了一种含锚试件制备装置，通过系统的进行含锚试件流变力学室内试验，分析了加锚对岩石流变力学特性的改善作用，建立了BK加锚体流变本构方程，揭示了锚固控制岩石流变的力学机制；（2）基于莫尔库伦修正准则、损伤演化机理，分别建立了BK-MC和BKS本构方程，利用FLAC3D对其进行了二次开发，并对深部开采岩体工程变形破坏过程进行数值模拟研究，获得了描述锚固围岩流变过程的理想计算结果；（3）发明了一种锚固界面应力测试装置，进行了锚固结构室内拉拔流变试验，重点研究了界面剪应力分布规律，揭示了锚固界面流变的应力传递过程及失稳机理；（4）利用数字散斑方法，通过进行锚固结构室内推出试验，分析了锚固结构失稳过程，获得了整体变形场的演化规律；（5）基于遗传算法和反分析方法，自主研发了GA-FLAC流变参数反演系统，对锚固围岩流变参数进行反分析研究，实现了锚固体流变本构模型的智能辨识。本课题的研究成果揭示了锚固支护结构在长期荷载作用下的失稳破坏机制，给出了锚固巷道长期稳定性的科学分析和预测方法，为深部高地应力流变性巷道支护设计奠定了理论基础。