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礦山工程的錨拉支架支護參數設計及效果研究

添加時間:2021/06/21 來源:未知 作者:樂楓
隨著我國社會經濟的飛速發展,礦山井下開采業也得到了快速發展,近年來,礦井下巷道掘進頂板的安全性與可靠性問題造成礦井下安全事故頻發,嚴重威脅著施工人員的人身安全。
以下為本篇論文正文:

摘要

  近年來,我國礦山工程多采用井工開采方式,矩形巷道以其空間利用率高、開挖和支護方便及利于回采工作面的快速推進等優勢,得到廣泛使用。隨著開采實踐的增多和理論研究的深入,錨桿支護理論取得了長足的發展。錨拉支架是從錨桿支護發展而來,可以改善頂板的應力狀態,提高巷道頂板的穩定性,降低巷道支護成本提高經濟效益。

  但是現有的設計方法存在- -定的缺陷,限制了其工程實踐應用。本文以檸條塔S1231輔運順槽為工程依托,采用理論分析、數值模擬和工業性試驗相結合的方法進行錨拉支架支護參數設計,分析圍巖的穩定性并對支護效果進行評價。本文主要得到如下結論:

 。1)錨拉支架是傾斜錨桿和水平拉桿經支座連接構成的巷道頂板支護系統,其相當于對巷道頂板進行外加固,有利于和頂板巖石共同構成錨拉支架支護結構,加強巷道頂板剛度。

 。2)分析了錨拉支架支護類型及其作用受力機理,根據錨拉支架支護結構的特點和作用機理建立力學模型。采用經典的礦壓理論和結構整體計算的方法對不同形式的錨拉支架結構進行計算,根據巷道頂板加固巖石梁不發生剪切破壞,確定巖石梁的最小加固厚度。根據巷道頂板巖石梁不發生受拉破壞,確定錨拉支架水平拉桿的配置,推導出錨拉支架結構加固厚度和水平拉桿預緊力的理論表達式。

 。3)建立錨拉支架支護巷道頂板穩定性判別標準,以不設中間錨桿的單式錨拉支架支護結構為例,分析了巷道項板加固巖石梁厚度和水平拉桿預緊力的影響因素,得到水平拉桿預緊力與巷道跨度、巷道高度、圍巖粘聚力和容重成正比例關系,與頂板加固巖石梁截面高度和巷道圍巖內摩擦角成反比例關系。

 。4)根據提出的設計方法對檸條塔S1231工作面輔運順槽進行了錨拉支架支護方案設計。建立了錨拉支架和傳統錨桿支護巷道的數值計算模型,選取工業性試驗段進行錨拉支架支護試驗,監測巷道斷面收斂量。根據數值模擬與現場實測結果對比分析得到,采用設置中間錨桿的單式錨拉支架和復式錨拉支架支護方案進行支護的巷道斷面收斂量均處于合理范圍內,巷道圍巖穩定性能滿足安全生產要求。

  關鍵詞:錨拉支架:預緊力;拉桿:穩定性:錨桿:巷道:頂板;

ABSTRACT

  In recent years, mine engineering in China has mostly adopted the underground miningmethod. Rectangular roadways have been widely used due to their advantages of high spaceutilization, convenient excavation and support, and rapid advancement of the mining face.

  With the increase of mining practice and the deepening of theoretical research, the theory ofbolt support has made great progress. The Truss-bolt system is developed from bolt support,which can improve the stress state of the roof, improve the stability of the roadway roof,reduce the cost of roadway support and increase economic benefits. However, the existingdesign method has certain defects, which limits its pplication in engineering practice. In thispaper, the Ningtiaota Coal Mine S1231 auxiliary transportation channel is used as theengineering support. The combination of theoretical analysis, numerical simulation andindusrial test is used to design the supporting parameters of the Truss bolt system, analyzethe stability of the surrounding rock and evaluate the supporting efet. This article mainlydraws the following conclusions:

 。1) The Truss-bolt system is a roadway roof support system composed of inclined anchorrods and horizontal tie rods conected by supports, which is equivalent to externalreinforcement of the roadway roof, which is beneficial to form the Truss-bolt system supportstructure with the roof rock to strengthen roof siffness of roadway.

 。2) Analyze the type of the Truss bolt system and its action mechanism, and establish amechanical model based on the characteristics and action mechanism of the Truss-bolt systemstructure. The classic rock pressure theory and the overall structural calculation method areused to calculate dfferent types of Truss-bolt system structures. According to the roadwayroof strengthening rock beams without shear failur, the minimum renforcement thickness ofthe rock beams is determined. According to the fact that the rock beam on the roof of theroadway does not undergo tensile damage, the configuration of the horizontal tie rod of the anchor bracket is determined, and the theoretical expressions of the reinforcement thicknessof the Truss-bolt system structure and the pretension of the horizontal tie rod are derived.

 。3) Establish the stability criterion for the roof of the roadway supported by theTruss-bolt system. Taking the single-type Truss-bolt system structure without intermediateanchor as an example, the influence of the thickness of the rock beam strengthened by theroof roof and the pretension of the horizontal tie rod are analyzed. Factors, it is obtained thatthe pretension of the horizontal tie rod is directly proportional to the roadway span, roadwayheight, cohesion and bulk density of the surrounding rock, and inversely proportional to theheight of the rock beam section reinforced by the roof and the friction angle in thesurrounding rock of the roadway.

 。4) According to the proposed design method, the supporting scheme for the aux iliarytransportation along the S1231 working face of the Ningtiaota Coal Mine was designed. Thenumerical calculation model of the Truss-bolt system and traditional bolt support roadway isestablished, and the industrial test section is selected for the Truss-bolt system support test,and the roadway section convergence is monitored. According to the comparison and analysisbetween the numerical simulation and the field measurement results, the convergence of theroadway section supported by the single-type Truss-bolt system and the double-typeTruss-bolt system support scheme with intermediate anchor rods is within a reasonable range,and the stability of the surrounding rock of the roadway can be satisfied safety productionrequirements.

  Key words : Truss-bolt system; Pretension; Tie rod; Stability; Anchor; Roadway; Roof,

目 錄

  1 緒論

  1.1 研究背景及意義

  1.1.1 研究背景

  隨著我國社會經濟的飛速發展,礦山井下開采業也得到了快速發展,近年來,礦井下巷道掘進頂板的安全性與可靠性問題造成礦井下安全事故頻發,嚴重威脅著施工人員的人身安全。人們也越來越注重礦山工程井下巷道掘進頂板施工質量與施工安全。因此,礦井下巷道掘進頂板支護技術受到有關部門和社會各界的關注,基于此,文章從多個角度與層面就礦井下巷道掘進頂板支護技術進行分析,希望為礦井下巷道掘進頂板施工提供幫助。

  開采實踐的持續改進和理論研究的不斷深入,極大地發展了礦山工程井下開采巷道圍巖控制方面的理論,不斷地改進巷道的支護形式,應用于礦山工程巷道圍巖控制的支護形式已經由木支護、石材支護、砌碹支護、棚架支護等被動支護體系發展為錨桿錨索等主動支護體系與復合支護體系,并不斷地推廣主動支護體系和復合支護體系,在礦山工程支護領域中得到很好的普及。在礦山工程井下開采實踐過程中,礦山巷道的斷面形狀多為拱形、矩形及梯形,考慮巷道開挖和支護方便且利于回采工作面的快速推進,在生產現場廣泛使用矩形斷面巷道[1].

礦山工程

  美國于 20 世紀 30 年代初開始使用錨桿支護巷道頂板,隨后開始有計劃有系統的使用錨桿,并且在礦山工程中得到普及。澳大利亞有領先于世界的比較先進和完整的錨桿支護技術體系。英國在使用機械式端部錨固錨桿失敗后,不斷地尋找適合其較軟弱的煤系地層的錨桿支護技術,在煤礦私有化后,開始將澳大利亞的錨桿支護技術引進國內,取得了良好的支護效果,煤礦扭虧為盈,又開始在礦山工程井下開采中重新推廣使用錨桿支護。錨桿支護在礦山工程井下開采實踐中,支護形式和支護參數可根據不同的地質條件和開采工藝進行具體設計,應用漲殼式錨桿、楔縫式錨桿、樹脂錨桿、砂漿錨桿、預應力錨索等一種或多種錨桿組合支護,還可與鋼帶、鋼托梁、鋼筋網和拱架等配合使用共同維護巷道頂板的穩定性。通過對其理論的不斷研究和礦井生產施工技術的不斷改進,錨桿支護可以取得良好的社會經濟效益,故在礦山工程施工現場大規模應用錨桿支護技術維護巷道頂板穩定性,已經有 90%的巖巷使用錨桿維護巷道頂板,且在圍巖為煤巖的巷道中也有 80%采用錨桿進行支護[2-3]. 在錨桿支護在應用過程中,逐漸發展出了桁架錨桿支護技術,也稱為錨拉支架支護技術,一般以水平方向的拉桿和傾斜方向的錨桿連接起來作為基本構成,如圖1.1所示,可根據地質條件的變化在此基礎上進行合理改變和組合,其中水平拉桿施加預緊力的錨拉支架即主動錨拉支架支護效果較不施加預緊力的被動錨拉支架支護效果好。美國在20世紀60年代在煤礦井下開采中首次使用錨拉支架維護巷道頂板,并且將錨拉支架應用在各類圍巖條件下,均取得良好的支護效果。我國在20世紀90年代將錨拉支架應用于礦山工程井下開采實踐中,并且通過試驗不斷進行理論研究和改進工作,應用前景非常廣闊。

  

  1.1.2 研究意義

  在一些地質條件復雜的巷道中,例如煤質松軟的巷道,傾斜程度較大的煤層中的巷道,沿采空區布置的巷道和應力較高的巷道中,應用傳統的錨桿支護有一定的局限性,由于巷道圍巖處于高應力水平狀態下,在巷道開掘初期,其斷面收斂量就很大,進入到煤層回采過程中,其巷道斷面收縮嚴重,已無法滿足安全和生產需要,帶來巨大的安全隱患和生產成本。為解決這些問題,可以應用錨拉支架進行支護巷道,通過對錨拉支架施加預緊力對表層圍巖進行兜底,并且將預緊力傳遞到頂板中改善頂板的應力狀態,實現對頂板的加固[4].在條件特別復雜的巷道中可以結合使用多種支護形式共同形成復合支護維護巷道頂板。

  在一些地質條件簡單的巷道,使用錨桿支護和錨拉支架支護均可以實現對巷道頂板的維護,但是于錨桿支護相比,錨拉支架的構成比較簡單,通常是由傾斜錨桿、兩根對稱布置的拉桿以及支座連接構件構成,施工操作比較簡單,通常將傾斜錨桿錨固在頂板和兩幫深部的穩定圍巖中,施加了預緊力的拉桿可以使巷道的拉應力量值和范圍減小,帶來一定的社會經濟效益,尤其適用于頂板結構整體性較好的巷道中。

  目前生產現場廣泛采用矩形巷道,而且每年都有相當大比例的條件較好的巷道開掘,錨拉支架會因為其優越性發揮巨大的社會經濟效益,擁有廣闊的應用前景,可以在實踐中不斷改進。

  然而,現有的錨拉支架支護設計方法普遍比較繁瑣,不利于在工程實踐中進行應用,因此,為了保證巷道頂板圍巖的穩定性,對錨拉支架支護工程進行深入的研究,進而提出更為高效便捷的錨拉支架支護設計方法,進而指導工程實踐。

  1.2 錨拉支架支護國內外研究現狀及發展

  隨著近年來經濟發展所需要的資源量越來越多,礦山工程開采面積不斷增加,特別是井下開采規模的不斷加大,巷道頂板事故時有發生,暴露出礦山工程領域中地下開采巷道圍巖控制理論和支護技術方面的不足,特別是圍巖控制理論長期落后于工程實踐,高校、企業、科研院所不斷加大力度對礦山巷道井下圍巖控制基礎理論進行研究,根據生產實際中遇到的問題不斷組織專家團隊進行科研攻關,在支護理論和技術方向取得很大突破,為建設現代化礦山打造了堅實的基礎。由一開始的無支護到木材和石材為主的點式支護,繼續發展為以金屬支架和混凝土構件為主的棚式支護,進而出現以錨桿錨索為主搭配鋼帶和鋼筋網等的錨桿支護體系,由單一的錨桿支護發展為多種形式的系統性錨桿支護體系和復合支護體系。隨著圍巖控制機理的深入研究發展,以錨桿索為主的主動支護逐漸替代傳統的被動支護體系,通過對錨桿索支護體系的支護機理和材料構件的深入研究和材料科學的不斷發展,逐漸認識到錨桿預緊力的作用,不斷提高錨桿支護的預緊力,發展出了高強螺紋鋼錨桿和高預應力錨桿支護技術,且可通過預緊力施加方向的改變實現更好的支護效果。近年來又根據錨桿支護發展出了錨拉支架、錨索桁架等多種支護方式,為礦山工程井下安全開采創造了條件。

  1.2.1 傳統錨桿支護研究現狀

  十九世紀,英國和美國就在礦山工程井下開采中應用錨桿控制圍巖變形,保證圍巖穩定和井下開采安全。十九世紀七十年代初,英國就開始應用金屬材質的錨桿支護巷道,而美國也在二十世紀末使用木材制成的錨桿維護巷道頂板。通過不斷地實踐和持續的改進,距離美國開始使用木錨桿半個世紀后,錨桿支護技術開始大量應用于礦山工程和隧道工程中,由于其優越性,隨后又發展到邊坡工程和基坑工程等巖土工程的其他領域[5].

  一些國家的礦上工程由于地質條件簡單,有利于普及錨桿支護,且因其發展早、研究多和工程實踐多,相互促進,使得錨桿支護迅速發展普及,例如澳大利亞和美國。澳大利亞通過持續的實踐和理論研究,在不斷的解決問題和基礎研究中,發展出了完善的錨桿支護體系,通過改變支護形式和支護參數適應不同的地質條件和開采條件。通過利用樹脂錨固劑全長錨固的錨桿搭配 W 型鋼帶進行圍巖控制,在大斷面巷道中取得了良好的圍巖控制效果。在一些巷道交叉點和斷面較大的硐室等空間效應強烈和地質條件差的地方,如復合巖層頂板和圍巖破碎等,對圍巖進行注漿加固,提高圍巖強度,減小圍巖變形,提高穩定性,保證安全生產。

  20 世紀 80 年代以來,隨著基建和工業的不斷地發展,資源需求量持續增大,且一些露天煤礦和埋藏較淺的煤礦等容易開采的煤礦已經無法滿足需求,逐漸向開采難度較大的地方進行開拓,且隨著礦山開采的機械化程度不斷提高,煤礦采掘設備不斷大型化,需要加大巷道的有效斷面尺寸,增大巷道圍巖變形,加大支護難度,導致以金屬支架為主要圍巖控制方式的德國、英國等歐洲國家需要消耗更多的金屬支架,且會造成運輸量大、施工速度慢等問題,開采成本大幅增加,且采用金屬支架支護逐漸暴露出很多問題,導致歐洲國家逐漸拋棄廣泛使用的 U 型鋼支架,轉而引進錨桿支護體系,并針對錨桿支護體系進行基礎研究和室內外試驗,為錨桿支護體系的推廣普及奠定了基礎[6-8].通過在德國魯爾礦區的試驗,證明了錨桿支護的優越性,開始進行推廣應用,并成功應用于超過千米埋深的井下巷道中。

  由于國外的煤層賦存條件簡單,所以錨桿支護雖然得到普及,但其主要是應用于地質條件較好的巷道,這也限制了國外的錨桿支護研究,導致其主要研究方向是使錨桿擁有更大的錨固力,并且充分發揮其錨固力,將錨桿支護體系應用于多種地質條件中,加快施工速度。

  我國錨固技術始于上世紀五十年代后期,且在礦山工程井下開采過程中首先應用于巖石巷道,隨后被隧道工程、水利工程等地下工程所采用。隨著支護理論研究的不斷深入和材料科學的不斷發展,已經由最開始的單體錨桿支護發展為利用多種輔助支護相結合的組合支護,且錨桿桿體材料強度不斷增加,支護預應力不斷提高,主要分為以下三個階段[9-11]: (1)單體錨桿階段:二十世紀中葉,使用無托板的以水泥砂漿為錨固劑,鋼繩為桿體材料的單體錨桿,主要是依賴于鋼繩錨桿把不穩定巖層懸吊在穩定巖層中,屬于一種被動支護,沒有利用圍巖的自身強度,也沒有考慮系統性錨桿的作用,沒有形成支護整體。且由于懸吊理論的局限性和盲目在松軟破碎和有動壓影響等條件不適當的巷道中使用錨桿支護,導致巷道頂板經常會因錨桿失效導致變形過大而破壞失穩,巷道頂板出現冒頂災害,危害安全生產[12-13]. (2)組合錨桿階段:20 世紀 70 年代到 80 年代,大范圍使用鋼筋材質的錨桿,使用水泥藥卷和樹脂藥卷進行錨固,配合使用托盤和螺帽,形成了完整的錨桿單元。為了維護巷道穩定性,通過在不同地質條件中搭配使用鋼筋網片、鋼帶、工字型和槽鋼鋼梁以及鋼筋托梁等提高巷道整體性,在較破碎處或使用年限長的地方還會使用混凝土噴層,通過系統性地使用錨桿和構件進行組合使用進行空間協同支護。我國要求施加預緊力,但是要求的數值過低,且由于錨桿支護施工時施加地預緊力數值達不到規定或者未施加預緊力,導致圍巖和錨桿不能實現同步變形,實際還是被動支護,不過不可否認,此階段我國的圍巖控制技術取得了很大的進步,不過支護理論和技術還是有一定的缺陷,仍然不能充分利用圍巖自身的強度承載[14-17]. (3)預應力錨桿階段:我國地質條件復雜多變,且隨著資源消耗量的劇增,巷道地質條件和開采條件越來越復雜,相關企業聯合高校和科研院所不斷對支護理論進行深化研究,利用錨桿支護體系維護巷道頂板,取得良好的社會經濟效益,并且在使用過程中逐漸發現錨桿預緊力對維護巷道頂板穩定的顯著效果。目前我國正在不斷研究高強高預應力錨桿支護基礎理論和設計施工技術[9-11].

  隨著監測設備的發展,監測手段逐漸多樣化,更加方便快捷,目前巷道設計理論也出現了新的變化,已經由原來的工程類比法、理論設計法和數值計算設計法逐漸發展為監測信息設計法的動態設計方法[18].

  經過半個世紀以來的不斷發展,已經形成了適應我國情況的完整的圍巖控制體系,其能維護巷道頂板穩定,取得了良好的支護效果,且其支護速度快,經濟效益和社會效益明顯,已經得到普及,成為我國礦井現代化不可缺少的一部分[19].

  錨桿支護支護原理有別于傳統金屬支架和棚式支護的"荷載-結構"體系,充分應用圍巖自身強度進行承載,維護巷道頂板的穩定性。常見的圍巖控制機理主要有懸吊理論、組合梁理論、組合拱理論、楔固理論、松動圈理論、最大水平應力理論、錨固體強度強化理論、錨注理論、中性點理論以及錨桿桁架支護理論等,其中懸吊理論主要是利用錨固在穩定巖層中的錨桿懸掛不穩定巖體,但是隨后的井下開采實踐中證明,在不穩定巖層中仍能夠維護巷道頂板穩定。組合梁理論是利用錨桿的預緊力在復合巖層的交界處施加法向擠壓力和水平摩擦力,使各巖層協調變形,形成一個整體,提高頂板的剛度,但是其有效加固厚度難以通過計算確定。加固拱理論主要是利用錨桿加固拱形巷道形成一個拱形加固體,拱形受力好,有利于發揮承載作用,但是加固拱的厚度同樣難以通過計算估計。中國礦業大學董方庭教授提出利用錨桿支護松動圈造成的圍巖碎脹變形力的松動圈理論,但是在地處高應力的軟弱巖石巷道中,應用該理論進行圍巖控制還是不甚合理[2,20-29].
  1.2.2 錨拉支架理論研究現狀
  錨拉支架又稱桁架錨桿,錨拉支架支護技術是在錨桿支護的基礎上發展起來的一種新型的支護結構,其具有諸多優點,可以有效維護巷道頂板穩定[30-31].李先煒等對錨拉支架沿革、名稱和作用原理進行了敘述和討論[32].錨拉支架其基本組成構件包括水平拉桿、傾斜錨桿和輔助的拉緊器與托架,其主要通過拉緊器對水平拉桿施加橫向的預緊力,傾斜錨桿提供穩定的支點并且有加固圍巖的作用,連接在一起與圍巖共同形成一個頂板承載結構,確保巷道頂板安全,根據錨拉支架的結構形式可分為一組錨拉支架單獨作用的單式錨拉支架,多組錨拉支架平行安裝的復式錨拉支架和交叉安裝聯結的交叉式錨拉支架[31].

  Kmetz 通過塑性模型研究了錨拉支架的應力分布形式,提出錨拉支架機理:通過水平拉桿受拉對頂板巖層施加水平的壓力,抵消因巷道開挖而導致的頂板種的拉應力,同時由于其兩端固定,可限制頂板的下沉,控制巷道頂板穩定[33].

  Sheorey, Verma 和 Singh(1973)用靜力學方法分析了錨桿的最佳傾斜角度問題,認為不應小于 45°,并給出了錨桿端頭錨固約束力 P、拉桿對墊塊壓力 R2、錨桿對孔口邊壓力 R1,在給定拉桿預緊力 T 的條件下與鉆孔傾斜角度、鉆孔口和墊塊距離 l、墊塊高度 b 之間的關系。遺憾的是,他們的分析中沒有考慮 R1 作用處的摩擦力的影響,而且提出錨桿最佳傾角不應小于 45°這一概念亦有分析錯誤[34].

  Stears 和 Serbousek(1988)分析了 Birmingham 式錨拉支架的靜力學作用,考慮了孔口邊和承壓塊處的摩擦力影響,但在平衡方程中并不顯含摩擦力這一項,使得各個力的貢獻不夠清晰。他們的有限元計算結果顯示:錨拉支架對連續的堅硬頂板的作用甚微,但對大量存在的層狀、破碎頂板,其作用是較大的[35].

  東北大學朱浮聲、鄭雨天(1993)通過邊界元法分析得出[36]:錨拉支架中施加在水平拉桿上的預緊力大小通過改變作用在頂板中的壓應力大小和作用范圍來影響巷道頂板中的應力分布,抵消巷道開挖產生的拉應力,甚至在巷道頂板巖石梁中產生壓應力,同時施加在頂板中的水平力會使巷道頂板巖石梁形成反拱,限制頂板下沉,維護巷道圍巖穩定。根據裂隙梁的成拱原理討論了全長錨固錨桿桁架的支護機理如下:錨拉支架能夠通過擠壓作用改變頂板應力狀態,增加拱座處的水平推力,提高不連續面的摩擦力,并給出了一個計算公式[26].

  劉波等通過對錨拉支架結構進行合理的簡化,研究了錨拉支架中錨桿的橫向抗力,分析了錨桿橫向效應對加固破碎圈巖石的成拱作用,正是這種成拱作用才使得錨拉支架可以使較破碎的巷道頂板維持穩定,根據成拱作用,推求了錨拉支架的拉桿拉力、錨桿橫向抗力與加固作用的關系,獲得的理論公式可以用于錨拉支架支護工程的分析設計以及校核工作[37-39].

  侯公羽,李先煒依托于彈性地基梁理論分析了錨拉支架支護中主要構件的受力狀態和橫向位移,根據實際工況和錨拉支架支護機理進行合理簡化假設,建立了錨拉支架的計算力學模型,根據力學模型和假設進行錨拉支架設計參數的理論推導,其可作為錨拉支架支護的計算方法[40-41].在斷裂頂板中,根據力學系統的穩定性理論探討了頂板-錨拉支架系統的力學分叉行為及其運動失穩機制和分叉特性,獲得了保持該系統的動態穩定必須滿足的條件[42].考慮斷裂頂板塊體在對角線上的變形和沿支座處的水平變形進行更加深入的研究,按數值方法推導出初步的穩定性問題的解,對斷裂頂板-錨拉支架支護系統的靜態分叉特點和平衡路徑的穩定性進行了深入討論,并且還進一步對層狀斷裂頂板-錨拉支架系統的相關理論進行研究,包括其動態失穩機制和動態穩定條件[43].但是該理論比較復雜,且應用條件有限,不利于在工程實踐中的應用。

  張農等對復雜地質條件下施加預應力的錨拉支架支護技術進行研究,包括容易發生離層的巷道、強度低且巖體松散的容易發生變形的小煤柱、傾斜頂板巷道高幫整體移動的巷道和深井高應力軟巖巷道等復雜地質條件,結果表明其均能取得良好的支護效果,且在容易發生離層和巖體破碎的巷道中發生的冒頂破壞大部分屬于離層松脫和頂板擠內離層和錨固區上部離層。通過力學分析得出,將鋼絞線錨拉支架結構錨固點設置在巷道兩幫和巷道頂板交叉區域穩定性較強的深部圍巖中可進一步加強位于煤質巷道的頂板錨固區的穩定性,其承載可靠,巷道頂板整體錨固區域的下沉被傾斜方向的力所約束,離層破壞的可能性大大降低,為了維護容易發生離層和巖體破碎的頂板安全,研究使用高性能的預應力錨桿、小孔徑預應力錨索和鋼絞線錨拉支架系統[44-48].

  郭志春、張益東分析了錨拉支架支護和普通錨桿支護在結構形式和支護作用原理方面的異同,認為錨拉支架支護巷道頂板時,可將施加在水平拉桿上較高的水平預緊力傳遞到巷道頂板錨固范圍內,形成壓應力,改變頂板中的應力狀態,頂板中拉應力減小甚至變為受壓,使巷道頂板中應力零軸發生下移,頂板整體強度得到提升,不易發生變形和破壞[49-50].

  嚴紅、何富連等人將錨索桁架支護系統應用于厚煤層內的巷道支護中,通過利用支護系統與頂板巖層之間的關系,建立了一個力學模型來計算厚煤層頂板在不同支護條件下巖層分離的變形。在此基礎上,利用該研究推導了一種計算錨索桁架中的最小預緊力,在有無錨索桁架支護的情況下最大沉降量和分離量的方法。研究結果揭示了錨索桁架在控制厚煤層巷道穩定性中的作用機理,為其在煤礦開采中的應用提供了理論依據[51].
  1.2.3 錨拉支架試驗研究現狀
  Neall、Townsend、Haycocks 和 Johnson(1976)詳細描述了錨拉支架光彈試驗的材料制備、模型結構和數據分析等。通過物理模型試驗、梁理論的計算和現場試驗,得出如下結論[52-53]:(1)錨拉支架的最優錨桿傾斜角度為 45°~60°,這一點證實了 Sheorey等人的工作;(2)錨桿錨固力應得到保證;(3)錨拉支架跨距即水平拉桿長度,短比長效果好。這一結論值得懷疑,缺乏必要的比較基礎或條件。相對于一定的開挖跨度而言,拉桿長度可能存在一個最優值或與開挖跨度一樣長為好;(4)與 Gambrell 和 Hagnes(1970)的結論一致,錨拉支架在頂板巖層中產生平行于頂板的壓縮應力[54].

  Raju 和 Ghose 通過試驗室和現場實踐對比,研究了鋼絲繩錨拉支架的支護效果,比傳統錨桿支護有較大的提高。通過十幾年的實踐、應用、推廣,取得了較成熟的經驗[55-56].

  中國礦業大學北京研究生部李先煒等人在實驗室以水泥、砂子、石膏模擬巷道圍巖,以鋼絲模擬錨桿和水平拉桿,以窗紗模擬金屬網進行物理相似模擬試驗,采用專業的煤礦支護試驗機分級加載,沒有使用支護材料的模型受力最小,破壞最嚴重,在受力相同時,全部采用錨桿支護的模型在一開始控制圍巖變形能力較強,但在荷載較大時其變形破壞情況比采用錨拉支架支護的模型嚴重,采用錨拉支架支護的模型在圍巖具有一定的變形之后才表現出較高的對頂板的控制能力,可能與模型中預應力的施加大小有關系;在錨拉支架中,變形情況與頂板中間有無設置錨桿以及錨桿有無與錨拉支架相連有關,但三種支架的性能大致相差不多,一般地可采取無中間錨桿的錨拉支架[24].

  張春明、李先煒采用離散元 UDEC3.0 版本對錨拉支架支護散體頂板進行了數值模擬分析計算,研究了散體頂板的應力場,錨拉支架的錨桿的軸力和拉桿的拉力,頂板位移,拉桿的變形跡線,錨拉支架維護散體頂板的穩定情況等[57-58].

  劉波、陶龍光、李先煒利用 FLAC 數值模擬軟件建立應用于節理化頂板巷道中的錨拉支架支護模型,研究表明,巷道圍巖應力分布、位移分布和塑性區的演化受到錨拉支架中主要構件-錨桿的影響,在節理化頂板巷道中,錨桿的橫向作用,即橫向抗力對維護巷道安全至關重要的,在煤巷錨桿支護應用實例中也被證實[39].

  康紅普、鮑海山等將鋼帶式和桁架式組合錨桿支護結構成功應用在淮南礦區,取得了良好的社會經濟效益,以淮南謝一礦的回采巷道煤礦組合錨桿支護工程為例,分析了兩種支護技術控制圍巖穩定的原理,通過有限元模擬軟件和室內相似模擬試驗研究了鋼帶式和桁架式組合錨桿支護的適用范圍以及設計安裝參數[59].

  寧建國等依據東龐煤礦 2106 回采巷道實際條件,通過分析巷道圍巖的變形情況和應力場特征,對錨拉支架中錨桿的安裝角度進行優化研究,研究表明,以向巷道兩幫傾斜 60°的安裝角安裝傾斜錨桿時,錨拉支架控制巷道圍巖的效果最好[60].

  曲華等為了研究單式錨拉支架支護設計參數對巷道頂板圍巖支護效果的影響,建立了不同支護參數的錨拉支架支護回采巷道的數值模型,通過對支護效果的研究對錨拉支架傾斜錨桿的安裝角度、錨桿端部距離兩幫的距離和中間錨桿的合理間距進行優化,這種方式可以給科研院所和煤礦企業合理選擇錨拉支架支護設計參數提供參考[61].

  呂慶剛等利用數值模擬軟件建立采用高預應力錨桿和預應力錨拉支架組合支護方式支護頂板圍巖破碎的巷道數值計算模型,分析支護結構對巷道圍巖的控制效果,有數據表明,采用高預應力錨桿和預應力錨拉支架的組合支護方式適合可以有效并且適合控制位于多層煤層且上部有采空區的頂板圍巖破碎的巷道穩定,可以控制變形量[62].

  林崇德利用離散元程序對回采巷道錨拉支架支護工程的支護效果進行數值模擬研究,對數值模擬結果進行分析研究表明:巷道圍巖之所以能被錨拉支架控制主要是因為錨拉支架的主要構件-水平拉桿中施加的預緊力會被傳導到頂板圍巖中,對錨拉支架控制范圍內得巷道頂板施加壓應力,改善圍巖內部的應力狀態,減小巷道頂板圍巖中的拉應力,保證巷道頂板圍巖不會發生受拉破壞,水平拉桿也會限制破壞的節理巖塊單元向下發生的位移,擠壓巖塊單元,增加巖塊之間的咬合力,控制巷道圍巖穩定;對采用不同參數的錨拉支架支護巷道頂板的支護效果進行分析,利用端部錨固的預應力錨桿和施加預緊力的拉桿構件組成的錨拉支架能更好地控制巷道圍巖[63].

  張春明、李先煒通過在試驗室進行相似模擬試驗,研究了采用錨拉支架支護散體頂板時拉桿的橫向受力狀態,依據試驗結果并借助彈性地基梁理論對拉桿的橫向位移和受力狀態等進行了分析,根據繩索理論的相關知識,建立錨拉支架中拉桿的力學模型,推導錨拉支架拉桿的拉力表達式和變形曲線方程[64-65].

  侯朝炯等提出以前采用的研究巷道平面內應變的模擬試驗臺有一定的局限性,為克服這些局限性,自主研究制造出了可用于研究巷道平面應變的大型立式試驗臺,依據錨拉支架支護特大斷面巷道進行支護工程的相似模擬試驗,對我國應用錨桿支護技術支護煤質圍巖巷道的工程實踐經驗、現有的問題和差距進行總結,并針對錨拉支架支護技術應用過程中存在的問題提出了方向性的改進意見[66-70].

  應用 ABAQUS 軟件,建立巷道層狀頂板和桁架錨桿支護模型,根據穩定性指標,研究不同的支護系統參數對穩定性的影響,推導采用不同設計參數的錨桿桁架的作用機理。結果表明,帶有短傾斜錨桿的大跨度桁架錨桿可增強巷道的頂部區域,而帶有長傾斜錨桿的小跨度桁架錨桿可在頂板上方形成拱形加固區域?傊,桁架錨桿在頂板上方和傾斜螺栓之間形成梯形加固區域,其中拱形區域是加固的主要區域[71].
  1.2.4 錨拉支架工程實踐研究現狀
  桁架錨桿加固技術始于國外,在 20 世紀 20 年代時,由 5 根機械式錨頭的錨桿和 10.2厘米寬的無預緊力的槽鋼構成的與錨拉支架相類似的支護系統就被圣·約瑟夫理德公司研究并且使用了[72].到 20 世紀 50 年代中期,用全長注漿錨固的錨桿代替該系統中采用機械式錨頭錨固的錨桿,發展到了 1967 年,懷特研究出的由短螺紋鋼材桿件、旋轉螺帽和鋼絲繩組成的支護系統因其可拉緊水平構件的新想法被授予專利,在其后一年,用鋼筋替代鋼繩作為拉桿,并且將該系統在美國 White Pyne 銅礦、West Kenluky 煤礦、Alabama Pyoe 赤鐵礦和 Alabama 煤礦中成功應用。隨后,澳大利亞、奧地利、加拿大、瑞士、挪威、瑞典、荷蘭等國家在修筑地下工程時大規模使用錨拉支架支護技術維護圍巖穩定性[73].20 世紀 70 年代中期,在南非的西哥馬煤礦巷道開拓過程中,支護系統中的螺帽拉桿被改進為采用盒式結構的送進螺旋扣。20 世紀 80 年代中,錨拉支架支護系統出現在了位于美國的塔旗克瑞克煤礦巷道支護中,并且在肯塔基州亨德森附近采用斜井開拓的煤礦中出現了大規模的錨拉支架支護系統,主要用于支護井底車場頂板不穩定的地方和巷道中,應用連續的多排錨拉支架支護系統控制巷道圍巖變形,并在支護難度大的交叉點等地方使用更為復雜有效的三向、四向和五向等多種錨拉支架形式[74].

  錨拉支架在我國的應用始于 20 世紀 60 年代,由一根中間有可以連結的裝置,兩端用砂漿錨固在斜眼里的鋼絲繩構成,在雞西的城子河煤礦成功應用于圍巖控制[75].20世紀 70 年代,梅田礦務局的五礦在巖質巷道中使用錨拉支架并采用噴射混凝土對巷道圍巖表面進行封閉,其緊固裝置是采用蘭花螺旋扣[76].20 世紀 90 年代初,未施加預緊力的錨拉支架被淮北礦務局下屬的李一礦用于巷道頂板維護,淮南礦物局使用的錨拉支架是使用中間帶有蘭花螺旋扣,可施加預緊力的拉桿[77].

  陳立武等在綜采工作面的切眼中使用交叉組合的兩組單式錨拉支架來支護特大斷定,并且具有良好的的經濟效益。認為只有根據巷道所處的具體地質條件選擇合適的錨拉支架支護參數才能實現巷道圍巖控制的目的[68-69].

  李桂臣等分析了錨拉支架支護技術的巷道適用性及優越性,在許疃煤礦使用帶有預應力的錨拉支架支護煤質巷道頂板,使煤質巷道頂板變形得到有效限制,證明了帶有預應力的錨拉支架在控制煤質巷道頂板方面具有良好的效果[78]. 何亞男等在東龐煤礦切眼中使用交錯布置的復式錨拉支架維護特大斷面巷道頂板,保證巷道掘進后頂板的快速穩定,較小頂板下沉和頂板圍巖深部的離層量,水平拉桿中預緊力對頂板施加一定的壓應力,改善頂板的拉應力狀態,使巷道頂板整體保持穩定[67].

  鄒仁華在松散軟弱的煤質巷道中進行錨拉支架的工業性試驗,并針對實際工程進行數值模擬研究,結果表明:傾斜錨桿的端頭錨固方式、錨桿中有無施加預緊力、預緊力施加的數值大小和有無布置中間加強錨桿均會影響錨拉支架對巷道頂板的支護效果,采用帶預緊力的端頭錨固錨桿并安裝加強錨桿對巷道頂板圍巖的控制效果較好[79].

  趙宏志在淮北礦業公司下屬的一個煤礦中使用錨拉支架支護技術維護位于松散軟弱煤層中的沿空巷道頂板,工程實踐表明,錨拉支架可有效控制位于松散軟弱煤層中的沿空巷道頂板,且具有良好的技術經濟優勢,其適用范圍廣、工人勞動強度低、運輸量小,可以實現快速支護[80].

  邵長勇通過對預應力錨拉支架支護技術的概念、結構構件組成、施工工藝和支護原理進行詳細描述,與錨索支護進行優缺點對比,得出新型的預應力錨拉支架可以解決在復雜的地質條件和開采條件下錨桿支護巷道頂板存在的技術問題。在雞西張新礦中成功維護巷道頂板穩定的工程實踐也說明此種支護技術是煤質巷道錨桿支護理論和手段上的革新,可在煤礦中進行推廣普及[4].

  呂慶剛等在大跨度巷道頂板的加固工程中應用錨拉支架支護技術,使位于煤層距離近、上部煤層中有采空區和圍巖破碎的復合巖層頂板中的巷道礦壓嚴重導致的圍巖控制難題得到良好的解決[81-83].

  1.2.5 錨拉支架支護工程設計研究現狀

  劉波、楊仁樹等人論述了基于錨拉支架綜合抗力的理論設計方法,研究了錨桿軸向拉伸與橫向阻抗的非線性綜合抗力,應用彈塑性力學方法,得出在具體的巷道圍巖地質條件下,形成錨拉支架系統-圍巖加固拱結構所須得拉桿預緊力的下限和保證傾斜錨桿端頭與拉桿連接支座處的圍巖不發生局部破壞的拉桿內力的上限值、保證滿足拉桿預緊力實施和頂板圍巖傳遞的荷載所須的錨桿錨固力下限值的計算方法及設計理論公式,設計時還應設置合理的安全系數保證必要的安全儲備量,達到安全經濟的目的。根據這種方法,可對初步設計不斷地對錨拉支架的跨度、排距、傾斜錨桿的直徑、長度和安裝角等設計的、參數進行不斷地調整優化[84-85].

  朱浮聲、鄭雨天根據端部錨固錨拉支架的支護機理,以裂隙梁破壞機制為基礎,將頂板受力狀態分為三種支護受力狀態的組合,從改善裂隙頂板的受力狀態和增加拱座處抗滑摩擦阻力出發,導出了端部錨固錨拉支架支護分析的相關設計參數的理論表達式。

  認為錨拉支架可改善頂板圍巖的應力狀態,使應力零軸向下移動,實現對巷道頂板的主動支護,且施加在水平拉桿中的預緊力會在巷道頂板上形成一組沿豎直方向的作用力,有益于巷道頂板自身的承載,控制巷道頂板圍巖穩定[86].

  1.3 現有研究的不足

  錨拉支架支護系統可以改善頂板的應力狀態,提高巷道頂板的穩定性,其整體性好,結構性好,在一些巷道頂板整體性好的巷道表現出良好的經濟效益。目前,在國內外能用于錨拉支架支護工程的設計理論主要是拱理論,已經有學者對拱理論進行過相關的理論分析、相似模擬試驗、數值模擬和現場試驗等研究,取得了一定的研究成果,但是目前錨拉支架支護設計理論還是存在一些問題,主要表現在以下幾個方面: (1)目前對錨拉支架支護機理的研究較多,但這些研究大多都沒有考慮頂板的支護結構,沒有將頂板結構和支護系統結合起來綜合考慮,或是假設支護后頂板形成圍巖加固拱結構。 (2)目前的設計方法主要是基于錨拉支架綜合抗力的理論設計方法,基于彈性地基梁理論考慮錨桿和水平拉桿的綜合抗力,應用彈塑性力學方法推導形成錨拉支架支護結構所需要的支護設計參數的理論公式,但其設計理論過于復雜,限制了生產現場的實踐應用。(3)錨拉支架支護設計方法還不夠完善,沒有適合錨拉支架支護工程的支護設計方法,在工程中的應用還具有一定的局限性。

  1.4 論文主要研究內容與方法

  1.4.1 論文的研究內容

  本文采取理論分析、數值模擬和工業性試驗相結合的研究方法,對錨拉支架支護設計理論進行系統研究,具體的研究內容如下:

 。1)分析目前廣泛采用的錨桿支護技術和錨拉支架支護技術,研究錨拉支架支護巷道頂板的支護機理,選用經典的普氏冒落拱理論和力學原理,將錨拉支架支護的巷道頂板看作一個整體梁結構進行考慮,建立巷道頂板結構穩定性力學模型和錨拉支架的力學模型。(2)提出巷道圍巖穩定性要求,對錨拉支架進行設計,推導出保證巷道頂板穩定性條件下錨拉支架拉桿所需施加的預緊力和加固巖石梁最小高度的理論表達式,計算出支護參數。

 。3)確定出一種適用于錨拉支架支護工程的圍巖穩定性評價標準,針對不同的礦山巷道圍巖條件和開采條件,在保證巷道圍巖穩定性條件下,采用不同的錨拉支架設計參數組合進行支護。通過分析相關參數對圍巖穩定性的影響,分析影響圍巖穩定性的關鍵因素。結合理論分析,優化巷道圍巖的支護參數,確保巷道的穩定性。

 。4)結合工程實例,利用本文提出的錨拉支架支護設計理論對巷道支護進行設計,根據工程地質參數和支護設計參數應用 FLAC3D 數值模擬軟件建立傳統錨桿支護、單式錨拉支架和復式錨拉支架三種數值計算模型,分析其塑性區范圍、豎向應力和豎向位移,評價其支護效果。

 。5)根據支護設計參數選取試驗段進行工業性試驗,試驗主要監測巷道表面位移,對試驗數據進行分析整理,驗證理論模型和推導出的力學表達式的合理性,形成合理的支護設計方法。

  1.4.2 論文研究的技術路線

  本文擬采用圖 1.3 所示的技術路線圖進行論文研究。

  2 矩形巷道錨拉支架支護技術分析

  2.1 矩形巷道頂板結構及破壞基本規律

  2.1.1 矩形巷道頂板結構

  2.1.2 拉裂破壞

  2.1.3 剪切破壞

  2.1.4 復合破壞

  2.2 矩形巷道頂板支護技術

  2.3 矩形巷道錨拉支架支護技術

  2.3.1 錨拉支架支護形式

  2.3.2 錨拉支架支護作用受力分析

  2.4 本章小結

  3 錨拉支架支護巷道頂板穩定性分析

  3.1 錨拉支架支護頂板力學模型

  3.1.1 力學模型簡化

  3.1.2 錨拉支架支護巷道頂板力學模型

  3.2 單式錨拉支架支護巷道頂板簡支梁力學模型

  3.2.1 力學模型假設

  3.2.2 力學模型求解

  3.2.3 單式錨拉支架支護設計

  3.2.4 中間設置錨桿的錨拉支架支護設計

  3.3 復式錨拉支架支護巷道頂板簡支梁力學模型

  3.3.1 力學模型假設

  3.3.2 力學模型求解

  3.3.3 錨拉支架支護下巷道頂板穩定性分析

  3.4 傾斜錨桿及支座設計

  3.5 錨拉支架結構體穩定性分析

  3.5.1 錨拉支架結構體穩定性定義

  3.5.2 巷道加固高度影響參數分析

  3.5.3 水平拉桿桿體拉力影響參數分析

  3.6 本章小結

  4 錨拉支架支護設計與現場試驗分析

  4.1 工程概況

  4.1.1 地質構造條件

  4.1.2 水文地質條件

  4.1.3 煤層頂底板性質

  4.2 檸條塔 S1231 綜采工作面輔運巷道支護方案設計

  4.2.1 傳統錨桿支護設計方案

  4.2.2 單式錨拉支架支護方案

  4.2.3 復式錨拉支架支護方案

  4.3 錨拉支架數值模擬分析

  4.3.1 數值模擬模型建立

  4.3.2 數值模擬結果分析

  4.4 試驗方案及監測結果分析

  4.4.1 試驗方案

  4.4.2 監測內容和方法

  4.4.3 監測結果分析

  4.5 本章小結

5 結論與展望

  5.1 主要結論

  論文分析了現有的錨桿支護技術及其支護理論,研究了巷道的破壞形式,及可能出現的破壞位置,對現有的錨拉支架支護巷道頂板的支護機理和設計方法進行了分析研究,發現其過于繁瑣,不利于后期錨拉支架支護巷道工程實踐的應用。對錨拉支架支護工程進行合理假設,簡化了錨拉支架支護力學模型,應用材料力學和結構力學方法并根據假設建立巷道頂板錨拉支架支護力學模型的力學表達式,表達頂板的受力狀態,依據巷道圍巖滿足摩爾庫倫準則,推導錨拉支架支護設計參數的理論表達式,并對其影響因素進行分析。結合檸條塔 S1231 工作面輔運巷道的工程背景對巷道支護工程進行支護設計,并進行現場工業性試驗,分析巷道錨拉支架支護設計方案的科學合理性,對支護方案進行完善。研究主要結論有:

 。1)分析了錨拉支架支護理論:錨拉支架支護巷道有別于傳統的錨桿支護,相當于對巷道頂板結構的外加固作用,并且充分發揮圍巖的自承載能力,有利于巷道頂板形成巖石加固梁,增強巷道頂板剛度。分析了錨拉支架水平拉桿對巷道頂板巖石作用的力學機理:作用于錨拉支架水平拉桿的預緊力在巷道頂板產生一對對稱彎矩和軸向壓力,降低巖石梁中的拉應力水平,甚至在頂板中形成一個壓應力區,通過改變頂板的應力狀態,達到控制巷道頂板穩定的目的。另外,作為改善頂板穩定性的主動性措施,拉桿預緊力使巷道頂板產生向上的豎向位移。傾斜錨桿可提高加固巖石梁抗剪能力,并為水平拉桿提供錨固點。

 。2)對比分析了現有的錨拉支架支護設計方法,根據錨拉支架支護巷道頂板的作用機理建立本文中采用的力學模型,根據巷道頂板加固巖石梁不發生剪切破壞確定巖石梁的最小加固厚度,并根據巷道頂板巖石梁不發生受拉破壞確定錨拉支架水平拉桿的配置。根據水平拉桿的配置進行傾斜錨桿的配置,為水平拉桿提供錨固點。最后根據傾斜錨桿和水平拉桿的配置,并在保證支座下巖石不發生局部破壞的條件下進行錨拉支架支座設計,利用結構整體計算的方法推導出巷道頂板巖石梁加固厚度和錨拉支架水平拉桿預緊力。

 。3)分析不設中間的單式錨拉支架支護下巷道頂板穩定性影響,拉桿所需施加的預緊力與巷道跨度、巷道高度、圍巖粘聚力和容重成正比例關系,與頂板巖石梁截面高度和巷道圍巖內摩擦角成反比例關系,且隨巷道加固巖石梁高度增加拉桿所需預緊力顯著減小。在工程實踐中,可通過施加拉桿預緊力和采取合理的方式增加加固巖石梁高度與改善圍巖性質相結合的方式,綜合考慮,對比分析,選取一組經濟合理的支護參數。

 。4)根據本文提出的錨拉支架設計方法和檸條塔S1231綜采工作面的具體布置情況和地質條件,對其輔運巷道進行針對性設計,建立傳統錨桿支護和錨拉支架支護的數值模擬模型,進行分析可得,三種支護方案均能維護巷道頂板穩定,采用復式錨拉支架方案的支護效果最好,其塑性區、頂板下沉量和頂板豎向應力均最小,采用設置中間錨桿的單式錨拉支架方案的經濟性較好,選取工業性試驗段,將設計所得的兩套具體設計參數應用于工程實踐中,布置監測斷面,監測其巷道變形和受力,根據監測數據分析,按本文理論設計的錨拉支架支護設計方案能維護巷道圍巖穩定,證明本文中所建立模型和理論推導是合理的,可以應用于現場實踐。

  5.2 展望

 。1)論文只單獨考慮了頂板的錨拉支架支護,未考慮巷道兩幫支護對頂板穩定性的影響,以后將結合巷道兩幫的不同支護形式和支護強度對頂板錨拉支架支護工程進行系統研究。

 。2)論文只針對位于水平巖層和均值巖層中的巷道提出了錨拉支架支護設計理論,傾斜巖層和層狀頂板或復合巖層頂板巷道的錨拉支架支護設計理論的建立以及支護參數求解還需進一步研究。

 致 謝

  本文是在導師谷拴成教授的悉心指導下得以完成的,從論文的選題到最后定稿,都傾注了谷老師大量的心血和精力。在碩士研究生三年的學習過程中,谷老師不僅在學業上言傳身教,而且在生活和思想上也給予了我無微不至的關懷。導師在工作上兢兢業業,在治學上嚴謹求實,在生活上平易近人,對學生關懷備至,不僅為我提供了良好的工作和學習環境,而且引領我走上科研之路。在師從谷老師的三年研究生生活里,我不僅學到了專業知識,還在科研意識、做人處事等許多方面受到他良好的熏陶。導師淵博的知識、嚴謹的學風和對科學研究的無私奉獻精神,深深感染和影響著我。所有這一切,都使我永記不忘,終身受益。值此畢業之際,謹向導師谷拴成教授致以衷心的感謝和崇高的敬意。

  當然,能如期完成我的論文,還要感謝西安科技大學建筑與土木工程學院,感謝任建喜院長、李金華老師、郅彬老師、黃榮賓老師等在研究生期間給我傳授的知識以及經驗,在此,我向他們表示誠摯的感謝!

  感謝師兄(姐)賀恒煒博士、孫魏博士、周攀、李志、胡春暉、王超在我論文寫作過程中無私真誠的幫助;感謝同門李曉棟、王彬、汪亞平在學習上和生活中的幫助和支持;還有師弟(妹)牛宏新、薛蛟、王興明、楊超凡、王盼等都為本論文的順利進行給予了大力的支持,創造了很多的有利條件,在此對他們致以衷心的感謝。

  感謝我的同學和朋友,他們在我論文的完成的過程中給予了很大的幫助,經常為我的論文提出寶貴的建議,在此對他們表示衷心的感謝!

  感謝我最親愛的家人,是他們在背后默默的支持給了我學習的動力和前進的勇氣。

  感謝各位專家和學者在百忙之中評審論文,衷心希望得到您的指導和幫助。

  感謝論文所引用的文獻的作者。

  最后感謝所有幫助和關心我的人。

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