摘要：TBM盘形滚刀破岩力计算对TBM设计及施工具有重要意义。分析滚刀运动规律发现,滚刀法向推力对破岩起主导作用。假定了滚刀与岩石间接触应力分布形态,推导了常截面盘形滚刀的法向推力与滚动力计算公式,并利用多种不同强度岩石的线性切割试验结果进行验证,结果表明计算值与试验数据较为吻合,证实了公式的准确性与适用性。对计算值误差分析发现,滚刀破岩力计算精度与滚刀-岩石接触应力分布形态选取相关,采用最小二乘拟合思想,基于计算值与试验值的相对误差对接触应力分布指数进行修正,发现接触压力分布指数随滚刀贯入深度增大近似呈指数规律变化,提高了破岩力计算公式的预测精度。研究结果可为TBM设计和施工提供依据。

摘要：为揭示TBM通过深部高地应力挤压性地层发生卡机的孕育致灾机理,基于TBM卡机孕育致灾机理的理论分析,通过FLAC3D计算护盾区域围岩的三维应力场、位移场,从而计算出护盾前移所受的摩擦阻力,并根据卡机状态判据判断护盾是否被卡。同时分析了TBM护盾长度L、超挖量ΔR对卡机的影响,结果表明:①护盾前移所受摩擦阻力Rf随护盾长度L增加而非线性增大;②护盾长度一定时,超挖量ΔR越大,护盾前移所受的摩擦阻力越小,但超挖量ΔR的增大将受到超挖技术水平和机械制造水平的限制;此外,考虑掘进工作面空间效应,将护盾分节阶梯式设计,加大尾护盾与围岩间的间隙ΔR,可以很大程度上减少围岩对护盾的挤压力,减少护盾被卡的风险;③可从护盾长度和超挖量及两者的合理组合角度提出TBM卡机的预防措施。

摘要：地应力场是煤矿深部巷道开挖支护设计的基础数据。针对煤矿深部地层地应力实测值有较大随机误差的特点,提出基于支持向量回归(SVR)优化算法的地应力场反演方法。该方法以特征向量结构风险最小化为原则,将经验风险和置信范围最小化,减小实测地应力随机误差对参数反演的干扰。基于平煤一矿地质及地应力实测资料,建立三维有限元计算模型,引入侧压力系数,使用均匀设计表试验设计方法构造应力边界条件。根据计算分析结果建立学习样本,进而通过支持向量回归算法对边界条件参数进行优化,确定最佳应力边界条件,施加到模型上计算分析得到整个模型的地应力场。地应力测点反演值与实测值对比分析结果表明,反演值与实测值误差在合理范围,反演值比实测值随机性更小;反演地应力场分布规律与平顶山矿区地应力场分布规律一致;反演结果准确可靠。

摘要：确定三向压力传感器实测应力与其周围待测介质初始应力的关系是实现其应力测量的必要条件。为了解三向压力传感器在实际应用中的测量特性,利用RMT岩石力学试验系统对自行研发的三向压力传感器进行标定,研究各个传感面的重复性和线性度,得到各个传感面的标定系数。以水泥砂浆为材料,浇筑制成嵌入三向压力传感器的立方体试样(边长600 mm),并利用自行研制的真三轴试验加载装置,研究重复荷载作用下水泥砂浆体中三向压力传感器实测应力随外部加载应力状态的变化规律。水泥砂浆体的孔隙结构使得三向压力传感器的实测应力存在滞后现象,但在重复荷载作用下,水泥砂浆体中的孔隙结构逐渐被压密,三向压力传感器的实测应力曲线逐渐趋于稳定。静水应力状态加载条件下,三向压力传感器的实测应力与其对应面的加载应力呈线性相关关系;非静水应力条件下,三向压力传感器的实测应力不仅与其对应面的加载应力呈线性相关关系,而且与其对应面的加载应力与其他2个面的加载应力之差也成线性相关关系。在此基础上,提出用于描述介质初始应力状态对三向压力传感器实测应力影响规律的数学关系。

摘要：流变应力恢复法是针对深部具有流变性的软弱围岩提出的一种地应力测量方法。该方法采用在巷道围岩中钻孔埋设压应力传感器的方式来实现围岩原岩应力和扰动应力的测量。基于最新研发的光纤光栅式六向压应力传感器以及本安型光纤光栅解调仪,开展了传感器的室内标定试验。依托平煤股份八矿深部软岩巷道,开展了流变应力恢复法现场地应力测量,并与传统套芯应力解除法地应力测试结果进行对比分析,验证了利用六向压应力传感器流变应力恢复法对地应力测试的准确性和可靠性。

摘要：文章详细分析了轨道大巷破坏原因,认为胶带大巷开挖引起的应力扰动、转移、积聚是造成轨道大巷破坏的主要原因,由此提出了研究胶带大巷围岩应力分布规律的重要性,并采用水压致裂法重点进行了胶带大巷两帮围岩应力测试,测试结果显示:后开挖胶带大巷周边围岩应力状态明显受到了先开挖轨道大巷的影响,同时,测试结果也为后续巷道稳定研究分析奠定了基础。

摘要：实时测量深部三维地应力场分布及扰动规律对工程岩体稳定性分析至关重要,但目前仍缺乏成熟的针对深部软弱围岩的地应力测试技术及配套仪器。首先详细介绍了深部软岩地应力测试方法流变应力恢复法的原理与技术,随后针对岩体压力传感器传感单元的方位合理布设问题展开了深入的理论分析。研究结果表明:如果六向压力传感器上半球的3个传感面法向布设为两两相互垂直,则下半球的3个传感面法向不能布设为两两相互垂直;如果上半球的3个传感面法向布设为两两相互垂直,则下半球的3个传感面法向不能与上半球的3个传感面法向平行,且下半球的3个传感面中不能有两个法向同时垂直于上半球任一传感面法向,下半球3个传感面法向与x、y和z轴的方向余弦值最好相差不大,且不能接近于两两相互垂直;如果上半球的3个传感面法向不两两相互垂直,从设计角度考虑列举了一种情形:上半球的3个传感面法向布设为与水平面夹角为45°,下半球的3个传感面法向与水平面夹角30°,上下半球的传感面法向在Oxy水平面上投影的夹角为60°,计算结果显示,此种布置方式是其中一种科学合理的布置方式。

摘要：流变应力恢复法是针对煤矿深部流变岩体而提出的1种地应力测量方法,该方法采用在巷道围岩中钻孔埋设压应力传感器的方式来实现对围岩原岩应力和扰动应力的测量,掌握流变岩体中传感器实测应力的恢复规律是流变应力恢复法地应力测量的关键问题之一。基于流变应力恢复法测量原理和研发的六向压应力传感器,采用数值方法模拟了基于六向压应力传感器的流变应力恢复法地应力测量过程,研究了不同岩石类型、围岩等级、流变模型以及地应力下六向压应力传感器实测应力的恢复规律。模拟结果表明:围岩流变性越强,传感器应力恢复至最终稳定值所需时间越短,且传感器应力恢复程度越高。

摘要：流变应力恢复法是针对煤矿深部软岩而提出的一种地应力测量新方法,该方法采用埋设压力传感器的方法来实现岩体原岩应力和扰动应力的长期监测。设计制造了一种新型光纤光栅式(FBG)六向压力传感器,该传感器外形为球体,球体内部包含6个独立的压力传感单元,每个传感单元呈不同的角度布置。传感单元由压头、螺旋扣环以及拱形梁式光纤光栅应变计组成。采用分级加载方法对传感单元的性能进行了标定测试,结果表明:各误差指标均符合准确度等级在2%以内的传感器研发要求。表明该传感器满足实际使用要求。