摘要：深部岩层的原位保温是深地钻探、深部资源开发的关键技术,但目前该技术仍是深部岩层原位保真取心研究的难题。考虑到深部岩层的复杂地质条件,大规模开采活动衍生的强扰动和高成本问题限制了深部钻取的作业空间,同时在进行深部钻取作业时保真舱距离地表太远会导致供电、温度控制和数据采集的难度极大。为此,使用功能-行为-结构(function-behavior-structure,FBS)模型对深部岩层原位保真取心主动保温系统进行功能定义描述,初步提出了该系统的功能需求和功能结构布局;结合TRIZ(Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,发明问题解决理论),对初步提出的主动保温系统设计方案中的技术冲突进行分析和改进,提出了一套由热管、帕尔贴制冷器以及石墨烯加热涂层等组成的高效主动保温系统;通过设定不同的温度梯度来进行恒温控制,实现了不同深度下原位温度的保温模拟,验证了所提出的主动保温系统的可行性。深部岩层原位保真取心主动保温系统的实现可为后续的被动保温以及温压耦合研究提供研究思路和方法。

摘要：锚固深度问题历来是地下工程,尤其是在设计支护和衬砌时最为关心的问题,因为它直接影响工程的安全和造价。但由于锚固支护深度涉及的影响因素相当复杂,在长期工程实践中,锚固支护深度的计算主要是采用经验方法和建立在连续介质力学范畴内的岩石力学理论,但是对于深部岩层中的地下硐室来说,会出现一些不同于浅部特征的新的科学现象,即观察到了深部巷道围岩出现了破裂区和不破裂区多次交替的现象。因此,较优的锚杆支护方式是采用长短结合的组合锚杆,长锚杆深入到压缩域部位,利用压缩域承载能力,并与浅层组合锚杆(短锚杆)加固的围岩连接在一起,形成抗变形能力很强的支护整体,大大提高围岩稳定性,从而完全杜绝了巷道垮冒现象发生。根据这些特征,结合传统的弹塑性理论,确定了锚杆的支护深度。