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弱胶结软岩是在我国西部矿山白垩系、侏罗系地层中广泛存在的一类特殊软岩。由于西部地区特殊的成岩条件,该地区地下围岩形成了其独特的物理力学性质,具有强度低、胶结差、强膨胀、遇水软化、易风化崩解等典型特征。内蒙古东部地区是我国典型的弱胶结软岩地层煤矿。弱胶结软岩由于其独特的工程特性使得传统的软岩巷道支护技术很难奏效。现今弱胶结软岩问题一直是困扰煤矿安全、高效生产的重大难题之一。对这类软岩地层中巷道支护方法和施工技术的研究,也是煤炭开采行业新的热点问题之一,弱胶结软岩巷道支护技术的研究对加快我国西部能源的开发,保障我国能源安全具有十分重要的意义。 本文以弱胶结软岩岩巷道为研究目标,基于查干淖尔一号煤矿巷道现场调研、室内试验等巷道地质力学测试技术,并结合理论分析、数值模拟对弱胶结软岩巷道的破坏特征及其变形破坏机理进行深入研究。本论文的主要研究内容如下: (1)通过现场调研、X射线衍射仪物相分析、扫描电子显微镜(SEM)、岩石单轴压缩试验等手段分别对弱胶结软岩的矿物成分、岩石基本物理力学性质等基本特征进行试验,并结合已有软岩分类,对弱胶结软岩的基本特征进行定性分析。结合弱胶结软岩的形成条件,得出该类软岩的独特岩性。 (2)结合已有软岩工程力学理论,针对弱胶结软岩巷道特有的工程背景,经过合理的假设和采用近似解析方法,在适当假设的前提下,利用粘弹性理论、膨胀岩的温度应力场理论角度推导出的解析解分别对该类软岩巷道围岩持续变形、吸水膨胀变形的力学性质分析。 (3)结合查干淖尔一号井弱胶结软岩岩巷实际工程背景,提出具体支护方案。 (4)通过岩土工程数值模拟软件,有限差分程序FLAC3D对支护方案进行模拟分析,进一步优化设计参数,验证方案的可行性。 最后,就研究中存在的问题和尚需注意的问题进行简要讨论。