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深部软岩巷道支护一直是矿山领域的重要难题之一，本文针对深部软岩、构造破碎带等难支护巷道，提出了U型约束混凝土拱架新型支护技术，在通过室内试验和数值模拟对短柱的轴压力学性能等研究的基础上，采用数值模拟与现场试验相结合的方法对拱架的承载能力、受力特性、变形特征及规律等力学性能以及工程应用中拱架的围岩控制效果进行了研究。本文主要进行了如下工作:
1.短柱力学性能室内试验研究。通过对U型钢以及U型约束混凝土(UCC)短柱进行轴压静力加载试验，对两种类型短柱的失稳破坏模式、承载能力以及变形破坏规律进行了研究，并采用声发射技术对U型约束混凝土短柱中的核心混凝土在加载过程中的破裂机制进行了分析。
2.短柱力学性能数值模拟研究。建立了U型约束混凝土轴压短柱的非线性有限元模型并验证了其合理性;在此基础上，考虑短柱的封板厚度、混凝土强度两个参数的变化，回归计算得到UCC29短柱的极限承载力计算公式，并建立相应的经济性评价指标，结合截面应力集中系数的分析，为UCC拱架的应用选型提供定量评价指标。
3.拱架三维有限元数值模拟研究。通过建立U型约束混凝土拱架的加载试验数值模型，研究分析了3类U型约束混凝土拱架在均布加载作用下的承载能力、受力性能、变形特征与规律等特性。同时，结合赵楼煤矿典型地质条件，对U型约束混凝土拱架在围岩压力下的变形特点和失稳破坏模式进行了数值模拟研究，同时根据数值计算结果，通过对3类拱架的承载性能和经济性进行综合对比分析，对U型约束混凝土拱架进行了优选。
4.拱架现场试验研究。针对赵楼煤矿二集轨道下山巷道特点，设计了U型约束混凝土拱架支护方案，并进行现场试验研究，通过现场监测，对U型约束混凝土拱架的围岩控制效果进行了分析。