软岩巷道支护技术
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一、填空 1.松动圈理论认为，支护的目的在于防止围岩松动圈发展过程中产生有害变形。 2.对软岩定义地质软岩强调了软岩的松散软弱特点，工程软岩揭示了软岩的相对性实质。 3.根据临界深度把矿井分为：一般矿井，准软岩矿井，软岩矿井 4.根据应力水平，将高应力软岩分为高应力软岩，超高应力软岩，极高应力软岩三级 5.松弛分为四种类型分别为立即松弛，完全松弛，不完全松弛和不松弛。 6.软岩巷道工程的变形力学机制归纳为三类：物化膨胀型，应力扩容型和结构变形型。 7.支护体与围岩不耦合的类型有支护体与围岩强度不耦合，支护体与围岩刚度正向不耦合，支护体与围岩刚度负向不耦合，支护体与围岩结构变形不耦合。 8.新奥法的核心实质是充分利用围岩的自承能力。 9.软岩的两个基本力学属性是：软化临界载荷和软化临界深度。 10.根据强度，混质含量，结构面特点及其塑性变形力学特点不同将软岩分为四类分别为：膨胀性软岩，高应力软岩，节理化软岩，复合型软岩。 11.复合型软岩分为三种类型，分别为高应力膨胀复合（HS）型，高应力节理化复合（HJ）型，高应力节理化膨胀（HJS）型。 12.不同应力水平，蠕变阶段表现不同，分三种类型，分别为稳定蠕变，亚稳定蠕变和不稳定蠕变。 13.软岩巷道工程支护原则是工程优化原则，对症下药原则，过程原则，塑性原则。 14.软岩巷道支护设计应采用以下设计过程：对策设计，过程优化设计，参数设计。 15.古典理论认为，最用在支护结构上的压力是上覆岩层质量。 16.对于软岩的指标化定义，软岩是指围岩抗压强度σ小于25MPa的岩层。 17.膨胀性软岩分为三级，分别为弱膨胀，中等膨胀，强膨胀。 18.在较高应力下，蠕变曲线分为三个阶段，分别是衰减蠕变阶段，等速蠕变阶段，加速蠕变阶段。 19.塑性圈出现具有的三个力学效应是大幅度降低变形能，减小应力集中程度，改善围岩承载状态。 20.新奥法设计的两个阶段分别是：施工前预设计阶段，信息反馈修改设计阶段。 21.复杂的变形机制是巷道失稳的主要原因。 22.软岩变形破坏根本原因是具有复合型变形力学机制。 二、概念/定义 1.地质软岩：指强度低，孔隙率大，胶结程度差，受构造面切割及风化影响显著或者含有大量膨胀粘性土矿物的松散软弱岩层。 2.可塑性：软岩在工程力作用下发生变形,去掉工程力后这种变形不能恢复的性质。 3.工程力：作用在工程岩体上的力的总和，它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等。 4.松弛性：是指在保持恒定变形条件下，应力随时间延续而逐渐减小的性质（用松弛方程ε=const.，f（σ，t）=0和松弛曲线表示） 5.工程软岩：指在工程力作用下产生显著塑性变形的工程岩体。 6.显著塑性变形：是指以塑性变形为主的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用。 7.蠕变：是指在恒定载荷的作用下发生流变的性质，亦即在恒定载荷作用下变形随时间增加而增大的性质。 8.变形压力：是指由于围岩变形受到支护抑制而产生的压力。 9.软化临界深度：与软化临界载荷对应的临界深度，该深度处的工程应力水平相当于软化临界载荷。 10.膨胀性：软岩在力或水的作用下体积增大的现象。 11.高应力软岩：在较高应力水平下才发生显著变形的高强度工程岩体。 12.软岩软化系数：软岩的软化临界载荷与工程岩体中最大应力的比值。 13.应力型底鼓：由于巷道围岩压力引起的底板变形。 14.软化临界载荷：岩石受载时所产生的变形由稳定变形到显著的塑性变形加速时所需载荷的临界值。 15.流变性：又称粘性，是指物体受力变形过程与时间有关的变形性质。 16.松动圈支护理论：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。松动圈变形越大，收敛变形越大，支护难度就越大。目的：防止围岩松动圈发展过程中的有害变形。 17.松动压力：由于开挖而松动或塌落的岩体，以重力的形式直接作用在支架上的压力叫做松动压力。 附加：1.新奥法：在岩体或土体中设置的使地下空间的周围岩体形成一个中通筒状支撑环状结构为目的的支撑方法。其核心实质是：充分利用围岩周围的自承能力；围岩是支护结构的重要组成部分（主体）；围岩和支护体共同承载。形式：棚式支护、锚杆支护。 2.联合支护理论，主要观点：是在新奥法理论发展起来的，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。 3.流动极限：具有流变性材料的屈服极限。 三、简答/ 1.软岩巷道支护困难的原因：①围岩胶结程度大；②围岩强度低；③节理发育；④围岩应力水平高；⑤围岩吸水膨胀。 2.联合支护理论的主要观点以及对应的支护形式 主要观点：是在新奥法理论发展起来的，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。支护形式：各种锚杆支护联合；锚喷支护+U型钢支架联合；锚喷支护+砌体支护的联合；锚喷+锚注+U型钢联合支护；锚喷+锚索+锚注（三锚）联合支护。 3.高应力软岩工程特点：①深度不大时表现为硬岩的变形特征；②深度加大一定程度（Hcs）表现为软岩的变形特征（大变形特征）；③其变形为扩容或滑移塑性变形。 4.简述巷道底鼓的主要因素。 影响巷道底鼓的因素较多主要有：①围岩性质和结构状态决定底鼓类型和底鼓量；②岩层应力。只有岩层应力满足一定条件时才会发生底鼓。应力越大底鼓越严重；③水理作用。水使底鼓更为严重，尤其是粘土类岩层；④支护强度；⑤巷道断面形状。 5.软岩巷道特征：①围岩自稳时间短，来压快；②围岩变形量大，速度快，持续时间长，这也是软岩巷道最突出的特征；③围岩四周来压，底鼓明显；④围岩遇水膨胀变形加剧；⑤普通的刚性支护普遍破坏，刚性支护不适应软岩巷道变形。 6.简述软岩巷道底鼓特征。 主要表现在以下几个方面：底鼓是软岩巷道矿压显现的重要特征之一①底板岩层位移及破坏范围较大；②软岩巷道底鼓对应力的变化比较敏感；③软岩巷道的底鼓具有明显的时间效应。 7.最佳支护时间概念及其物理或力学意义：是指可以使（PR+PD）同时达到最大的支护时间。辨别标志是稳定向非稳定塑性区转化。其物理或力学含义是最大限度的发挥塑性区的承载能力而又出现松动破坏时所对应的时间。 8.松动圈：巷道围岩中产生的松弛破碎带定义为围岩松动圈，简称松动圈。 9.简述类比法类比型体现在那几个方面。 ⑴岩层强度和工程地质条件，岩层强度影响工程的稳定性，地质条件影响岩体强度；⑵原岩应力水平及主应力大小和方向；原岩应力影响围岩的稳定，围岩稳定与主应力方向有关；⑶采动影响，采动影响是围岩中应力升高的过程，影响程度与其和工作面的空间关系有关；⑷航道与使用条件，巷道的特征包括形状、轴线方向、巷道跨度大小等，巷道特征不同支护效果也不同，差异大，使用条件包括服务年限、采用要求用途等。 10.简述松动圈支护理论的主要内容。 主要内容：凡是坚硬围岩的裸体巷道，其围岩松动圈都接近于零，巷道围岩虽然产生弹塑性变形但不 需要支护。松动圈越大，收敛变形越大，支护难度越大，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。 11.软岩巷道工程支护技术关键：软岩巷道是具有复合型变形力学机制，对复合型变形机制单一支护难以奏效，必须采取‘对症下药’符合‘综合症’‘并发症’特点的‘联合支护’。 12.成功支护软岩巷道必须运用以下三个关键技术：①要正确确定软岩变形力学机制的复合型；②有效的将复合型变形力学机制转化为单一型③合理的运用复合型变形力学机制的转化技术（顺序、方法） 13.巷道底鼓的防治原则。 ①针对性原则，防治应根据不同的底鼓机理采取防治措施。②以防为主，以治为辅，优先防水，尽可能采用全封闭支护和卸压，改善底板应力状态。③统筹兼顾，综合治理，治理底板的同时考虑顶板和帮的治理，治水和抗压总和考虑。 14.支护体与围岩的力学特性不耦合的类型：①：支护体与围岩强度不耦合；②：支护体与围岩刚度正向不耦合（ES>ER ）；③：支护体和围岩刚度反向不耦合（ESR）围岩<支护；④：支护体与围岩结构不耦合；（②③→支护载荷增加→巷道破坏失稳） 15.新奥法施工基本原则、重点：①施工中减少扰动围岩；②尽快施加初次支护，及时进行二次支护；③巷道断面及早封闭；④及时测量和反馈。（一句总结即：减少扰动，早锚喷，勤测量，紧封闭） 16.简述我国煤矿软岩巷道工程特点：①围岩软，强度低；②膨胀性明显；③深度大，应力水平高；④无可选择性；⑤动载荷作用；⑥时限性 17.简述什么是关键部位及其具体表现特征：在软岩巷道变形破坏过程中，首先破坏的部位称为关键
部位（高应力集中）。关键部位的产生是软岩巷道的产生塑性大变形的力学标志。其具体表现特征：①沿巷道断面各个方向的位移、速度各不相同；②总是从剧烈变形部位发生裂痕和剥落；③变形破坏区逐增，最终导致整个支护系统失稳。 产生原因（力学机理）：根本原因是支护体与围岩的力学特性不耦合造成的。 四.论述
1.论述软岩巷道工程支护原则。成功的支护软岩巷道应坚持设计思想和支护理念的更新和转
变，对于软岩巷道的支护应坚持以下原则⑴工程优化原则：a.巷道方法优化原则：考虑到构造应力对巷道稳定性影响，设计时应尽可能使巷道轴线方向与最大应力方向一致。b.巷道空间位置优化原则：尽可能将巷道布置在岩性较好的岩层中。c.巷道断面优化原则：Ⅰ.尽可能选择流线型巷道断面形状；Ⅱ.巷道几何形状必须与支护结构相配套。⑵对症下药原则，正确确定巷道围岩变形力学机制，找出巷道破坏的原因，对症下药，采取合理的支护措施从而实现巷道的稳定控制；⑶过程原则，软岩工程具有复杂的变形力学机制软岩工程支护技术关键是实现复合型向单一型的转化，而这需要一个过程，这一过程是依据一系列对症下药的支护措施来实现的；⑷塑性圈原则，对于硬岩巷道力求控制塑性区的产生最大限度的发挥围岩的自承能力，对于软岩巷道则力求又控制的产生一个合理厚度的塑性圈，最大限度的释放围岩的变形能量。
2.论述软岩矿井总体巷道布置原则。包括，①地应力原则；②深度原则；③岩层优化原则；④空间
优化原则；⑤强度优化原则； 地应力原则：a.尽量减少垂直最大构造应力方向井巷，尽可能将巷道方向布置成与主应力（构造应力）
方向相一致；b.主要硐室群应尽量避开构造带；c.不能避开地应力影响的巷道应考虑围岩与支护间应力传递的缓解及均化，以保证支护的完整与稳定。
深度原则：软化临界深度布置在开采水平及上下山，尽可能减少重力场对软岩支护的作用。 岩层优化原则：软岩应将巷道尽量布置在非软岩层中，选择在厚度达强度高的岩层中。
空间优化原则：包括巷道空间位置优化和断面形状优化。确定合理的巷间距离，减少应力叠加效应；
合理的断面形状（流线型断面），尽量减少巷道周边应力集中。
强度优化原则：对于无可选择性巷道可选择强度优化措施。①对于膨胀性软岩，治水优先，巷帮喷洒
生石灰人为提高围岩强度；②对于节理化软岩，打注浆锚杆，高压注浆，增加围岩强度。适时支护防止围岩过度变形；③对于高应力软岩，应适时支护，适度释放变形才能保证其本身强度的发挥。
3.简述软岩巷道耦合支护的基本特征。耦合支护的基本特征在于巷道围岩与支护体在强度、刚
度及结构上的耦合。⑴在强度耦合方面，充分释放非线性能量，最大限度的保护围岩的自承能力。⑵在刚度耦合方面，支护体与围岩共同作用过程中实现一体化，载荷均匀化。
⑶在结构耦合方面，支护体对围岩结构面不连续变形部位加强支护防止围岩个别部位发生有害变形损伤。
4.论述软岩巷道底鼓的防治方法。⑴底鼓防治原则：针对性原则，防治应根据不同的底鼓机理
采取防治措施。以防为主，以治为辅，优先防水，尽可能采用全封闭支护和卸压，改善
底板应力状态。统筹兼顾，综合治理，治理底板的同时考虑顶板和帮的治理，治水和抗压总和考虑。⑵防治水措施，疏干、封水、堵水、吸水、管水、泄水；⑶卸压措施，底板切缝，钻孔爆破卸压，开挖卸压巷道；⑷支护措施，底板锚杆支护，封闭式支护，注浆加固，加强巷道帮角支护，锚索调动深部围岩强度。
附加：1.对高应力软岩根据应力类型分以下：①自重高应力软岩→与深度有关，与方向无关；②构造高应力软岩→与方向有关，与深度无关；
根据应力水平，高：20-50MPa；超高：50-75MPa；极高>75MPa
2.“有害变形”定义：是指由稳定塑性区向非稳定塑性区转化所需的变形。即出现有害变形时围岩将出现松动区。
.3..软岩工程非线性大变形力学设计采用如下对策：①对策设计—基于各种载荷性质，做力学对策设计；②过程优化设计—不同的加载过程相同的力学对策，支护效果截然不同。
4..新奥法核心思想：㈠支护要充分发挥围岩自承能力：①.围岩是天然支架，是支护系统的承载主体
②支护是为了保证和调度围岩的强度，帮助围岩实现自承③要求支护闭合→全断面支护；㈡支护为二次支护：①支护既能抑制围岩变形又要具有一定可缩性②初次支护的目的是有控制的允
许围岩变形，二次支护是提高支护的安全性，且二次支护在围岩稳定后进行； ㈢建立地下工程测量体系：①施工监测围岩活动规律安全状况②施工监测数据反馈，优化支护设计（支护形式、 5.一般各种矿井的围岩力学工作状态：①一般矿井围岩处于弹性工作状态；②准软岩矿井围岩局部进入塑性工作状态；③软岩矿井整个巷道全部进入塑性状态。 6.软岩相对性的表现：Ⅰ①地质软岩②工程软岩（定义）；Ⅱ力学属性：①软化临界载荷；②软化临界深度。
7.蠕变曲线的三个阶段：(如图)
Ⅰ—衰弱蠕变，应变速度由小渐大，曲线上凸 Ⅱ—等速蠕变，速率近似零
Ⅲ—加速蠕变，反应速率递增，曲线下凹 8.蠕变曲线三类型：（如图） Ⅰ—稳定蠕变，在低应力水平σ=σ
c3 只有
蠕变曲线阶段Ⅰ、Ⅱ，无Ⅲ阶段
Ⅱ—亚稳定蠕变，中等应力水平σ=σ
c2 有ⅠⅡ阶段，
Ⅱ阶段为稍上升斜直线较长时期内不出Ⅲ阶段 Ⅲ—不稳定蠕变，高应力水平σ=σc1>σc2 出现ⅠⅡⅢ阶段，变形的迅速增长导致破坏。 支护参数）。
本文来源：https://www.wddqw.com/doc/c0cd911184c24028915f804d2b160b4e767f8125.html