采动作用下断层滑移规律及应力响应特征

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诸多学者对断层冲击地压的研究主要集中于断层滑移机制、断层面力学特征、断层失稳冲击机理、断层冲击前兆分析,和断层区域冲击地压防治方法和技术,但对工作面过断层时断层面滑移位移规律和应力响应机制研究较少。本文主要围绕工作面过断层时断层面的位移滑移情况进行分析,针对对不同断层结构、顶板边界类型影响下的工作面断层面位移滑移规律和应力演化特征研究,揭示了工作面过断层时全过程位移规律及演化情况,确定了不同类型断层构造的危险性,并为了优化断层区域弱化卸压技术,采用数值模拟方法,分析了断层不同区域的弱化卸压效果,提出了断层区域分区卸压技术原则,取得如下研究成果:(1)采用理论计算的方法,建立了断层平面模型,研究了断层滑移面力学特征,确定了断层滑移面活化解锁的条件,针对各解锁条件确定了其对断层滑移面的影响效果。并围绕断层顶板边界条件,建立了两类断层顶板类型,分别采用里茨法进行计算,确定了两类断层顶板的弯曲变形挠度函数方程。(2)针对断层面的位移滑移规律和应力响应特征,本文采用了数值模拟的方法,并利用数值模拟软件中的大变形和接触面滑移功能,研究了过断层前后断层面上的位移情况、剪切应力分布情况和应力演化情况,揭示了在相同条件下断层类型对断层位移滑移和应力演化的区别和影响,断层面的滑移与断层参数的关系,而断层面的位移情况和断层类型的关系,明确了逆断层危险性大于正断层,Ⅱ类断层危险性大于Ⅰ类断层。(3)为了确定弱化卸压技术对断层结构的影响并对其进行技术优化,本文采用了数值模拟的方法,利用大直径钻孔对断层区域巷道弱化卸压,研究了其卸压前后垂直应力、弹性应变能和破坏区的分布情况,确定了弱化卸压技术在断层构造不同区域的影响效果,明确了距断层前后15m低强度弱化卸压,距断层前后15~35m高强度弱化卸压,距断层35m以外的中等强度弱化卸压,提出了断层构造分区弱化卸压技术。为在断层区域进行弱化卸压提供了的理论和实践指导。该论文共涉及图72幅,表2个,引用参考文献81篇。
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