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喷涂柔膜在锚杆支护中的作用机理研究

发布时间:2023-05-18 03:33
  巷道浅表易发生碎裂变形,围岩表面维护是支护体系中的重要环节。与现有金属网和厚层混凝土护表方式相比,喷涂柔膜在力学性能、变形能力、施工性能等方面具有其独特的优势。然而喷涂柔膜在煤矿巷道锚杆支护中应用较少,其支护作用机理研究尚存不足。本文综合运用理论分析、实验室实验、数值模拟、现场应用等方法,研究了典型喷涂柔膜材料的力学性能,揭示了其在锚杆支护体系下的作用和机制,进而开展了效果评价和分析,主要成果如下:(1)揭示了喷涂柔膜材料承载响应快、变形能力大、粘结强度高等力学特征。所测试的喷涂柔膜材料拉伸初期快速建立强度,决定了在岩体变形初期即可快速发挥力学作用;最大延伸率接近60%,适用于煤矿巷道的大变形条件;法向、切向粘结测试中均未发生膜内部或膜与岩石粘结界面的破坏,粘结性能好。(2)分析了喷涂柔膜提高表层岩体抗压强度、完整性的力学作用。通过数值模拟发现,施加喷涂柔膜后小尺度致密岩石和破碎岩体试样的侧限抗压强度有不同程度的提高;通过实验发现,喷涂柔膜后原煤基体的侧限压缩强度提高了25%。在压缩和拉伸实验中,试样基体发生破坏后喷涂柔膜未出现脱粘、剥离现象,保持与破碎岩体的良好粘结,体现了维持表层岩...

【文章页数】:160 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 当前研究存在的问题
    1.4 研究内容与方法
2 典型喷膜材料的力学行为特征
    2.1 材料的选择
    2.2 拉伸力学行为特征
    2.3 粘结测试
    2.4 本章小结
3 喷膜对表层岩体的力学作用及原理
    3.1 喷膜对完整岩样的作用效果
    3.2 喷膜对松散岩样的作用效果
    3.3 喷涂岩样抗压实验研究
    3.4 喷涂岩样拉伸实验研究
    3.5 本章小结
4 喷膜的隔离密闭作用及破坏机制
    4.1 喷膜对泥岩的密闭作用研究
    4.2 喷涂柔膜的壁面承压破坏机制
    4.3 喷涂柔膜注浆壁面封闭的可行性验证
    4.4 本章小结
5 喷膜与锚杆的协同作用效果与机制
    5.1 喷涂柔膜护表的力学作用
    5.2 喷膜的块体承载特性
    5.3 锚杆支护体系下喷膜的护表效果
    5.4 喷涂柔膜与锚杆的协同支护作用原理
    5.5 本章小结
6 喷涂柔膜技术的评价及应用
    6.1 喷涂柔膜的工程特性
    6.2 喷膜与现有表面支护的比较
    6.3 面向煤矿巷道的喷膜材料开发建议
    6.4 施工工艺评价及装备开发
    6.5 喷膜的适用性建议
    6.6 喷涂柔膜技术的现场实践
    6.7 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 存在的问题及展望
参考文献
作者简历
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