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姜眉公路（汉中段）运营期路堑边坡稳定性研究

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姜眉公路（汉中段）运营期路堑边坡稳定性研究

作者：孙瑞梁西安科技大学

学位级别：硕士

岩土体是一种复杂的结构材料,具有非均质性、各向异性、流变性及受外界环境（水、温度、风等）影响显著的特点,特别是省级干道公路路堑边坡受载重车辆振动影响尤为敏感。随着公路建成服役时间的推移,运营期公路边坡的稳定性不断下降,从... 详细信息

岩土体是一种复杂的结构材料,具有非均质性、各向异性、流变性及受外界环境（水、温度、风等）影响显著的特点,特别是省级干道公路路堑边坡受载重车辆振动影响尤为敏感。随着公路建成服役时间的推移,运营期公路边坡的稳定性不断下降,从而出现各种类型的变形破坏现象,影响公路安全。本文以姜眉公路（汉中段）沿线路堑边坡为研究对象,通过资料收集、现场调研、现场试验、理论分析及数值模拟等手段,对姜眉公路（汉中段）运营期沿线路堑边坡稳定性进行了研究,取得了如下研究成果:（1）研究得到姜眉公路（汉中段）运营期边坡的变形破坏类型、特征及影响因素。通过现场调研,姜眉公路（汉中段）路堑边坡变形破坏类型主要有崩塌、落石、顺层滑动、楔形体滑动,影响其稳定性的影响因素有坡高、坡度、基岩岩性、降雨量、运营时间、车辆振动。通过分析统计得到了影响姜眉公路（汉中段）沿线坡体稳定性的两个主要因素为运营时间和车辆振动。（2）研究得到载重车辆振动引起坡体振动加速度衰减规律。通过现场试验,得到车辆动荷载作用下姜眉公路（汉中段）沿线路堑边坡车辆振动加速度空间衰减规律;并通过傅里叶变换得出了车辆振动引起姜眉公路（汉中段）沿线坡体的频谱变化规律。（3）研究得到基于动载条件的边坡损伤衰减规律和稳定性计算方法。以振动加速度作为损伤变量,提出平均损伤度的概念,建立了加速度衰减空间模型,得到了平均损伤度随坡体空间距离的衰减规律。考虑车辆动载作用下岩体结构损伤演化规律,建立了考虑车辆振动损伤的边坡稳定性系数计算方法,结合LB14案例得到了不同振动次数时的边坡稳定性系数。（4）研究得到了姜眉公路（汉中段）运营期路堑边坡的蠕变规律。考虑边坡的时间效应,借助flac 3d有限元软件,得到不同坡高、坡角、蠕变时间下坡体的最大位移量和坡体最大剪应变增量。在此基础上,借助MATLAB中的ones函数自建脚本建立了最大位移量和最大剪应变增量与坡高、坡角、蠕变时间的一元三次表达式。该研究有利于姜眉公路（汉中段）沿线坡体的失稳评价,也可以为汉中地区类似坡体运营期的稳定性研究提供参考。

关键词：运营期路堑边坡影响因素车辆振动现场试验损伤度 flac 3d数值模拟

南阳市三里河深基坑支护设计与变形预测的研究

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南阳市三里河深基坑支护设计与变形预测的研究

作者：李海耀郑州大学

学位级别：硕士

南阳市三里河骨科医院段深基坑位于河南省南阳市境内。根据当地的地质和水文资料,以及基坑距离建筑物较近、周边环境复杂、开挖深度较大等特点,可能造成传统单一的支护结构不能安全有效快速的完成施工作业。鉴于上述原因,经过对该段基... 详细信息

南阳市三里河骨科医院段深基坑位于河南省南阳市境内。根据当地的地质和水文资料,以及基坑距离建筑物较近、周边环境复杂、开挖深度较大等特点,可能造成传统单一的支护结构不能安全有效快速的完成施工作业。鉴于上述原因,经过对该段基坑上下游支护形式分析与计算研究,结合地质、水文及周边环境的特点,通过对比分析计算确定采用组合灌注桩支护方案,并结合flac 3d计算机模拟分析对施工方案进行了优化,为今后的深基坑支护计算模拟提供一定的借鉴。本文研究的主要内容与结论:1、通过分析南阳市骨科医院段基坑的地质和水文资料,结合周边建筑物的结构特点及三里河河道上已有的支护结构类型,并经过计算提出适用于本基坑的支护方案;2、通过对支护方案的计算设计,绘制现场施工图,并制定工程监测方案,在工程施工过程中收集基坑变形数据;3、通过对开挖过程基坑变形监测数据及数值模拟计算结果得对比分析,预测基坑在开挖过程中的变形情况,与实测吻合较好;4、分析得出的计算结论,得出数值模拟计算可用于指导并优化现场施工。

关键词：组合支护技术基坑监测基坑变形预测 flac 3d数值模拟

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超深基坑桩锚支护设计及数值模拟分析

超深基坑桩锚支护设计及数值模拟分析

作者：李光禄（Guanglu Lee）中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

随着中国城市化建设的快速推进,地下空间的利用率越来越高,而基坑工程是其重要环节,特别是大于23m的超深基坑,其面临城市内部空间狭小、周边地下管线密布等诸多问题和挑战。本文以北京市皇都艺术中心超深基坑工程为依托,根据工程地质条... 详细信息

随着中国城市化建设的快速推进,地下空间的利用率越来越高,而基坑工程是其重要环节,特别是大于23m的超深基坑,其面临城市内部空间狭小、周边地下管线密布等诸多问题和挑战。本文以北京市皇都艺术中心超深基坑工程为依托,根据工程地质条件和本地区经验对该超深基坑采用桩锚支护结构,并利用flac 3d软件对该超深基坑的开挖支护过程进行模拟分析,主要研究了北京地区特有的砂卵石地层下超深基坑桩锚支护结构的变形规律。本基坑紧邻建筑物和管线,开挖深度达29.20m,这对其变形有严格的要求,鉴于此,对本基坑采取护坡桩加预应力锚联合支护方案,并使用理正软件对本超深基坑桩锚支护结构进行设计验算,结果表明能满足规范要求。建立基于flac 3d的皇都艺术中心超深基坑桩锚支护结构的数值模型,研究模拟超深基坑在分步开挖支护过程中基坑周边地表沉降、护坡桩桩身变形、坑底隆起和锚杆最大轴向应力等的变化规律,表明:①在北京地区砂卵石地层中,坑壁土体水平位移变形最大的是砂卵石层所在位置;②护坡桩后地表沉降较大的部位是护坡桩后约16m范围的土体,沉降最大值出现在距护坡桩约6-8m的位置;③开挖过程中,桩顶水平位移值变化速率从小到大,最后趋于稳定;另外,每次开挖到预应力锚杆施工完成后,桩顶水平位移有一个往坑内变形再回弹的过程;④护坡桩桩身变形随开挖深度变大,桩身变形增大,变形最大值出现在深度为20m处,到基坑开挖最大深度处,位移值趋近于零;⑤锚杆承受的轴向拉应力最大值出现在第四排锚杆处,每根锚杆最大值点临近自由段的锚固段端部,锚固段往下,受力越来越小,锚固段根部位置受力近似为零。通过对基坑的现场监测,对比地表沉降、桩身变形和坑底隆起的计算值和实测值,验证了数值模拟的有效性,说明本文的研究成果能够对基坑的施工开挖起到超前预测和预报的效果,为今后类似及相关工程提供了重要参考。

关键词：桩锚支护超深基坑护坡桩预应力锚杆 flac 3d数值模拟

缓倾斜中厚复杂矿体采矿方法优化研究 ——以苍山铁矿为例

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缓倾斜中厚复杂矿体采矿方法优化研究 ...

作者：白银西安建筑科技大学

学位级别：硕士

在我国,无论是金属矿山还是非金属矿山,有许多缓倾斜中厚矿体资源,其倾角一般为5°~30°,厚度一般为5m~15m。进行缓倾斜中厚难采矿体开采所面临的技术难题主要有采场的落矿工艺、矿石运搬、采场顶板管理和最优化采矿方案的选择等。这类... 详细信息

在我国,无论是金属矿山还是非金属矿山,有许多缓倾斜中厚矿体资源,其倾角一般为5°~30°,厚度一般为5m~15m。进行缓倾斜中厚难采矿体开采所面临的技术难题主要有采场的落矿工艺、矿石运搬、采场顶板管理和最优化采矿方案的选择等。这类矿体的回采由于各自矿床开采技术条件的差异而没有固定适合的采矿方法,一直以来也没有形成固定的回采方式,故而在地压控制、矿石运搬、采切比和采矿成本等方面都存在着或多或少的问题。一般情况下,缓倾斜中厚矿体采用普通的房柱采矿法进行地下开采,但是此类矿体采用空场法采矿时由于采场围岩发生泄压,形成次生应力场,引起上部岩体内的应力发生变化,当此次生应力场波及至地表时,可能引起地表的沉降,严重的时候会造成人员的伤亡和财产的损失。为了认真探究缓倾斜中厚复杂矿体的开采,本论文以苍山铁矿为研究实例对象,汲取各采矿方法的优点,在对缓倾斜中厚矿体开采技术条件进行研究的基础上,结合苍山铁矿实践,寻求技术可行、经济合理的采矿方法。论文主要研究内容包括:（1）对苍山铁矿的矿床开采技术条件进行分析,这是进行采矿方法研究的基础性条件,为后续采矿方法的选择和参数优化提供原始依和根本条件。（2）根据矿床赋存条件和矿体开采技术条件,结合苍山铁矿的实际情况,参考国内外类似矿山的开采经验,进行多方案采矿方法初选,并对各采矿方法进行了经济技术方面的初步比较,得到了初选方案的经济技术指标。（3）根据初步分析得到的各采矿方法的经济技术指标和特征,采用模糊数学评判法对影响采矿方法选择的定量指标和和定性指标进行模糊量化,得到了各指标的隶属度值,再结合各指标的权重进行模糊量化评判对比,终选适合苍山铁矿的安全、经济、合理、高效的采矿方法。（4）根据终选的采矿方法,建立三维有限差分分析模型,采用数值模拟分析软件进行方案多参数化的采矿方法数值模拟分析,首先进行苍山铁矿的单采场顶板最大安全暴露面积的模拟,然后据此进行点柱尺寸的优化模拟研究,根据多参数的数值模拟,得到了最优化的点柱尺寸。（5）根据采用模糊评判选择的盘区点柱式分层充填采矿法和数值模拟得到的最优化点柱尺寸,进行此种采矿方法回采作业时引起的地表变形分析,根据“三下”开采地表允许的变形值进行确定本方案的合理性,对方案进行应用化分析。最后确定本次采矿方法选择的最优化方案。研究成果已在苍山铁矿-40m水平成功应用,并且效果良好。

关键词：缓倾斜中厚矿体 flac 3d数值模拟模糊数学机械化点柱式充填采矿法

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采空区群顶板动静稳定性研究

采空区群顶板动静稳定性研究

作者：陈伟江西理工大学

学位级别：硕士

采空区群的顶板属于矿山相对薄弱的部位,也是金属地下矿山最主要的灾害源之一,通常表现为顶板冒落,严重甚至采空区贯通。一旦发生事故,往往会造成大量的人员伤亡和财产损失。采空区稳定性影响因素有很多,最主要的两个因素是围岩自重应... 详细信息

采空区群的顶板属于矿山相对薄弱的部位,也是金属地下矿山最主要的灾害源之一,通常表现为顶板冒落,严重甚至采空区贯通。一旦发生事故,往往会造成大量的人员伤亡和财产损失。采空区稳定性影响因素有很多,最主要的两个因素是围岩自重应力荷载和爆破生产作业所产生的爆破震动。因此,本文主要从静力作用和动力冲击作用两个方面,利用理论分析和数值模拟相结合的方法,分析研究采空区顶板在岩体自重应力作用下和爆破振动动力荷载作用下的稳定性。主要研究内容有:(1)通过查阅大量文献分析总结了自重状态下采空区顶板的破坏类型和失稳机理及稳定性影响因素,建立采空区顶板失稳破坏力学模型;在动力方面,对爆破地震波的形成、传播和作用机理,探讨其对采空区稳定性影响。(2)利用弹性力学理论与矿山工程实际相结合,将顶板简化为两端固定的固支梁模型,并通过理论分析计算固支梁在均布荷载作用下的受力情况,推导出其应力、位移解析式。并在此基础上,结合MATLAB软件分析顶板的垂直位移曲面和应力曲面的变化规律,并探讨了顶板厚跨比对垂直位移和应力的影响规律,最后将顶板厚度计算结果与工程实例相结合得到该矿山合适的顶板厚度。(3)在完成弹性固支梁的物理模型计算后,应用3dMINE-MIdAS/GTS-flac 3d等多个软件相互耦合技术建立复杂采空区三维力学数值计算模型,并模拟开挖了一、二号采空区,计算分析仅在自重状态下的位移、应力、塑形区、地表沉降等变化情况以及顶板厚度对采空区稳定性影响。(4)在模拟了矿体开挖后静力荷载的基础上,在二号采空区每一层空区底板施加简谐波动力荷载,分析动力荷载作用下,空区顶板的位移、应力、塑形区及质点速度变化情况,并与静力荷载作对比,来说明动力荷载对顶板稳定性的影响程度。

关键词：采空区顶板 MIdAS/GTS三维建模 flac 3d数值模拟爆破地震波

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深基坑复合土钉支护结构试验研究与应用

深基坑复合土钉支护结构试验研究与应用

作者：刘晓纲重庆大学

学位级别：硕士

地下空间的开发和综合利用是本世纪城市建设的主题,随着城市旧城改造、和现代市政设施建设事业的迅猛发展,以及高层建筑的兴起,建筑基坑工程、地铁隧道工程等地下工程的设计和施工新理论新技术的研究成为当今工程界的热点和难点。由于... 详细信息

地下空间的开发和综合利用是本世纪城市建设的主题,随着城市旧城改造、和现代市政设施建设事业的迅猛发展,以及高层建筑的兴起,建筑基坑工程、地铁隧道工程等地下工程的设计和施工新理论新技术的研究成为当今工程界的热点和难点。由于土钉支护具有施工快速简便、经济可靠等许多优点,因此在地下工程中有着较多的应用,尤其是基坑支护工程中土钉支护技术的应用已占到了基坑工程总数的60-70%。但土钉应用的局限性限制了该项技术的推广,因此,自20世纪90年代开始,我国逐渐将复合土钉支护技术应用于基坑支护工程中,并取得了较好的经济效果。然而,在对复合土钉支护技术的理论研究上却相对落后,设计分析方法不完善,试验研究甚少,也因此发生了较多的基坑工程事故,造成了较大的经济损失和社会不良影响。因此,研究其工作机理、设计方法、以及施工技术,将使得该项技术更加完善,也有利于该项技术应用空间的扩展。本文以深圳假日广场深基坑支护工程(号称“深圳第一坑”,最深开挖21m)为背景,采用了理论指导、试验研究、模拟分析、工程应用和信息反馈相结合的方法,对预应力锚索复合土钉支护结构进行了全面深入的研究,对桩锚式复合土钉支护结构的变形进行了初步研究。一、从普通土钉到复合土钉的演变历程入手,介绍了土钉与复合土钉的研究与发展状况,指出了复合土钉支护技术在理论研究上存在的一些突出问题。二、简要介绍了在组合形式上灵活多变的各式各样的复合土钉支护结构及其施工技术要点。三、对预应力锚索复合土钉支护结构进行了大量全方位的现场原位测试试验。根据试验测试结果来研究分析预应力锚索复合土钉支护结构和桩锚式复合土钉支护结构的变形特征及规律。着重对预应力锚索复合土钉支护结构的作用机理进行了深入的研究;探索了土钉、锚索内力,面层土压力,孔隙水压力的变化规律;重点研究支护结构内力随基坑开挖,地下水、降雨、坡顶加荷卸荷、预应力锚索张拉、爆破震动等因素变化的分布和变化规律;阐明了钉-锚-土三者有机结合的相互作用关系;指出了支护结构以及二次高压劈裂注浆所引起的注浆效应对边坡土体物性参数的影响;分析了预应力锚索复合土钉支护结构和桩锚式复合土钉支护结构的破坏形式及其稳定性。四、结合flac 3d有限差分软件,建立了空间三维有限差分分析模型,对预应力锚索复合土钉支护结构施工进行了三维动态数值模拟。在模拟的过程中,引

关键词：基坑支护预应力锚索复合土钉桩锚式复合土钉原位试验 flac 3d数值模拟神经网络反演分析法信息化施工

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地下管状结构对软土场地震陷的影响研究

地下管状结构对软土场地震陷的影响研究

作者：王进中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

地震作用下,工程基础的震陷是软土场地的主要震害之一。软土地基通常具有易压缩、低强度和低渗透等特点,其震陷机理较为复杂且目前尚无统一的认识,工程化的震陷分析方法也存在不足。我国粤港澳大湾区、长三角地区、京津冀地区及主要江... 详细信息

地震作用下,工程基础的震陷是软土场地的主要震害之一。软土地基通常具有易压缩、低强度和低渗透等特点,其震陷机理较为复杂且目前尚无统一的认识,工程化的震陷分析方法也存在不足。我国粤港澳大湾区、长三角地区、京津冀地区及主要江河流域都存在大量软土工程场地。为满足区域内城市空间的立体扩展需求,越来越多的地下结构已经或将要建设于这些软土场地中,而地下结构对软土工程场地震陷的影响规律研究尚鲜见报道。对该研究的补充与发展,将有利于满足城市管廊工程、地下轨道交通工程、人防工程等基础设施建造改造工程以及既有地下结构影响区域内地上场地的开发利用对基础震陷风险评估工作的需求。本文尝试基于常用的工程场地动力响应分析工具建立软土场地工程震陷分析模型与分析方法,并探索管状地下结构对上部工程基础的震陷基本影响规律,主要相关研究工作和成果如下:(1)基于目前工程场地分析中常用的商用有限差分分析平台flac 3d及振动软化模型建立了筏式浅基础软土震陷分析方法,探索了基于常规模拟方法分析软土震陷这一复杂工程问题的可行性。(2)模拟了1976年唐山地震中天津塘沽新港地区典型房屋基础的软土震陷震害,并通过对比实测震害资料及以往规范方法的二维动力有限元程序的算例验证了本文模拟方法的合理性。(3)以筏式浅基础和方形截面地下管状结构为例,分别建模分析了直下型地下结构有无工况下不同层数上部结构的震陷情况,指出了存在直下型管状地下结构对软土场地基础震陷的一般影响规律。(4)建模分析了管状地下结构不同埋设条件及不同截面尺寸情况下软土场地筏式基础的震陷情况,建立了方形截面管状地下结构埋设深度、埋设距离及截面尺寸等因素对单体基础震陷影响规律的初步认识。

关键词：软土震陷管状地下结构 flac 3d数值模拟振动软化模型

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深圳地铁一号线盾构施工地表沉降规律研究

深圳地铁一号线盾构施工地表沉降规律研究

作者：李俊猛山东科技大学

学位级别：硕士

在城市地铁工程的修建中,盾构法隧道施工技术以其独有的智能化、安全、快捷等特点与优势,得到越来越广泛的推广应用。盾构法在施工过程中不可避免的会对周围岩土体产生扰动而引起地表沉降。本文以深圳地铁一号线西乡站～固戍站区间土压... 详细信息

在城市地铁工程的修建中,盾构法隧道施工技术以其独有的智能化、安全、快捷等特点与优势,得到越来越广泛的推广应用。盾构法在施工过程中不可避免的会对周围岩土体产生扰动而引起地表沉降。本文以深圳地铁一号线西乡站～固戍站区间土压平衡隧道盾构施工工程为背景,对盾构施工引起的地表沉降进行了研究。通过明挖渡线基坑施工引起周围建筑物的破坏调查分析,引出了地铁后续施工方案优化设计的必要性;结合浅埋暗挖法与盾构法的基本原理及优缺点,提出了拟采用盾构法施工;采用flac 3d数值模拟软件,对浅埋暗挖法与盾构法施工引起的地表沉降和岩土体塑性损伤区演化规律进行了对比分析,为方案风险评估提供依据,验证了盾构法施工的可行性。通过对盾构隧道工程区间监控量测,分析总结出了盾构施工引起地表沉降的横向和纵向分布规律,同时验证盾构法施工的合理性。单线隧道地表沉降槽曲线基本沿隧道轴线呈对称分布,横向主要影响区域大致在中心线一侧2d（d为隧道直径）范围内,距中心线5d以外区域几乎不受影响;纵向地表沉降的影响范围约为刀盘前方20-30m至盾尾后方约30-45m,在通过开挖面2d以后,地表沉降开始逐渐减小,沉降渐趋于稳定,盾尾脱出后是控制地表沉降的关键阶段。采用flac 3d数值模拟软件,模拟了盾构法动态施工过程,进一步分析了盾构法施工过程中引起的地层变形规律,同时将模拟计算得出的结果与现场监测数据进行对比分析,表明实测值和模拟计算值误差较小,反映的沉降规律大致相同,说明了数值模拟的可靠性。研究了隧道埋深、地基模量、土舱压力和盾尾注浆等因素对盾构施工引起地表沉降规律的影响。随着隧道埋深的增大,地表沉降量减小,横向沉降槽宽度变大;地基模量和等代层模量对地表沉降影响显著,随着模量的增大,地表沉降明显减少,但当其模量增加到一定程度时,地表沉降量的变化幅度变缓;土舱压力小于原始静止土压力时,地表最大沉降量随土舱压力的减小逐渐增大;土舱压力大于原始静止土压力时,地表最大沉降量随土舱压力的增大逐渐增大。

关键词：盾构施工方案优化地表沉降监控量测 flac 3d数值模拟

深部高应力软岩巷道变形破坏机理及锚注支护技术研究

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深部高应力软岩巷道变形破坏机理及锚注支护技术研究

作者：孟庆彬山东科技大学

学位级别：硕士

随着矿井开采深度的增加,巷道及采场的地应力水平也越来越高,软岩巷道地压显现剧烈、巷道围岩破坏严重,深部高应力软岩巷道的支护问题越来越突出,研究深部高应力软岩巷道变形破坏特征、围岩变形破坏机理及巷道稳定性控制技术有着重要的... 详细信息

随着矿井开采深度的增加,巷道及采场的地应力水平也越来越高,软岩巷道地压显现剧烈、巷道围岩破坏严重,深部高应力软岩巷道的支护问题越来越突出,研究深部高应力软岩巷道变形破坏特征、围岩变形破坏机理及巷道稳定性控制技术有着重要的意义。本论文结合淄博矿业集团济北矿区唐口煤矿超千米深井复杂地层的软岩巷道、硐室的变形特点及破坏特征,根据国内外对深部问题的研究现状,针对深部高应力软岩巷道支护中出现的诸多问题,采用巷道围岩地质力学测试、理论分析、数值模拟、矿压监测及工程实践相结合的研究方案,主要研究成果体现在以下四个方面：（1）在阐述深部高应力软岩巷道的基本工程地质特征的基础上,基于Burgers流变模型对深部高应力软岩巷道进行了黏弹性理论分析,得到了深部高应力软岩巷道围岩表面位移及位移速率的表达式,并利用数学软件Matlab绘制了不同原岩应力、弹性模量和黏滞系数的巷道围岩表面位移及变形速率随时间的变化曲线;采用flac 3d模拟了深部高应力软岩巷道的流变特性,分析了在高应力作用下,软岩巷道围岩的顶板、底板和两帮的变形规律。（2）采用弹塑性力学、流变力学基本理论分析了深部高应力软岩巷道在高地应力作用下的变形破坏机理;运用渗流力学、热力学基本理论分析了深部高应力软岩巷道在高孔隙水压力、高温作用下的变形破坏机理;采用flac 3d对深部高应力软岩巷道的变形破坏机理进行了数值模拟研究,分析了巷道轴向与最大水平应力呈不同夹角时对深部软岩巷道围岩稳定性的影响。（3）采用flac 3d模拟揭示了深部高应力软岩巷道开挖过程中围岩的力学特征;基于对深部高应力软岩巷道变形破坏特征与破坏机理研究及巷道围岩的力学特征分析,完善了深部高应力软岩巷道控制方法;基于flac 3d模拟分析了锚注加固机理,运用弹塑性理论研究了锚注加固结构弹塑性区的发展规律,提出了锚注加固结构的极限承载能力。（4）针对唐口煤矿深部高应力软岩巷道支护存在的问题,提出了以内注浆锚杆为核心的锚注联合支护体系。矿压监测表明,锚注联合支护技术有效地控制了深部高应力软岩巷道围岩的大变形和流变特性,维护和保持了巷道的长期稳定,取得了良好的技术经济效果。

关键词：深部高应力软岩巷道锚注支护 flac 3d数值模拟工程实例