铀作为一种重要的战略资源主要运用于国防建设和核能发展。内蒙、新疆等西部地区分布着大量的铀资源,该矿区的地层以弱胶结地层居多。由于该地层成岩时间晚、胶结性能差、强度低(单轴抗压强度<1 MPa)、易风化且遇水泥化崩解、易膨胀的特性,在一定条件下会发生显著的塑性变形,导致巷道围岩破坏严重,支护难题越来越突出。本文以内蒙古某铀矿埋深为70 m的巷道为工程背景,其矿层厚度为1.5 m,针对其浅埋、可采矿层薄的特点综合运用物理力学试验、数值模拟、相似模型试验等方法对弱胶结浅埋矿体围岩的支护技术、应力分布及变形特征进行了研究。主要研究内容如下:(1)通过现场取样、室内试验来获取围岩的基本物理力学参数,为后续的数值计算分析及研究相似配比、模型试验提供基础资料;(2)采用FLAC3D数值软件建立不同的模型,分析U29、U36型钢及0.5 m至1.1m间排距时的围岩变形特征及塑性区,从而优选出最佳的支护参数;(3)采用普氏理论、太沙基理论和ansys数值软件对于数值模拟获取的支护方案进行U型钢支架受力分析,验证支护方案的可行性;(4)基于相似理论,选取细砂为骨料,石膏为主要胶结物,采用碳酸钙为辅助胶结物模拟中硬和坚硬岩石,并且加入膨润土来模拟矿床岩石具有膨胀性的特性,并进行了约40组力学试验,选出3组接近物理模型的配比,为进行后续的模型试验研究提供数据信息;(5)综合运用数字照相技术、薄膜传感器及微型电阻应变计等测量手段,分析在优选的支护方案下围岩的变形破坏过程、围岩表面位移、围岩应力变化及支护构件的应力变化等规律,用以指导工程现场。该论文有图67幅,表22个,参考文献107篇。