大跨度破碎岩体顶板预应力锚固支护机理及效果研究

大跨度破碎岩体顶板采用预应力锚固支护,能最大程度地维持顶板围岩稳定,因此研究预应力锚固对大跨度破碎岩体顶板的支护机理及支护效果,对于保障破碎岩体下大跨度地下工程、露天大断面隧道工程的长期稳定性具有重要意义。对锚固后锚固体强度变化进行力学解析,剖析大跨度破碎岩体顶板预应力锚固支护机理,以云南金厂河多金属矿Ⅳ级破碎岩体大跨度顶板支护难题为工程背景,针对其支护方式建立数值模型进行分析,对FLAC3D软件中结构单元Cable的布置,设计新的三段式布置法,将预应力锚杆(索)在FLAC3D软件层面分为预紧段、自由段、锚固段分别赋予指定参数进行数值计算,建立3组不同支护方式的数值模拟方案对预应力锚固支护效果进行验证。结果表明:预应力锚固后,支护区域顶板受拉应力基本小于破碎岩体顶板抗拉强度,塑性区体积对比普通无预应力支护方案,下降比率达到61.95%,顶板Z方向垂直沉降量降低比率高达83.90%,预应力锚固范围内围岩得到了有效控制。

煤矿破碎围岩巷道支护机理和加固特性研究

开采深度的增加以及开采范围的扩大使得高应力条件软岩支护问题较为突出,且围岩力学特性差异和支护力学特性使得破碎围岩巷道极易发生变形失稳,具有较大的安全隐患。因此,研究基于传统巷道支护方式弊端,以平煤高突矿井进行案例工程分析,对其提出“被动支护+主动支护+主动加固”方案和底角加固设计思路,旨在提高巷道支护的稳定性。结果表明,研究通过高强度锚杆设计、注浆加固等措施对高应力破碎围岩巷道进行支护加固。结果表明,加固设计方案下,巷道断面的顶板和两帮的变形情况有所控制,且其在断面1和断面2上的最大锚杆轴力为80.29 KN和81.33 KN,极大提高支护结构的稳定性和承载能力。对高应力条件下的破碎围岩巷道进行锚注加固及支护加固等改进能有效满足作业条件需要,维护了巷道的稳定性。

高速公路软岩隧道复合支护机理的FLAC解析

结合软弱围岩隧道工程地质和支护设计特点 ,应用有限差分方法 ( FLAC)模拟研究了软岩隧道受力变形特征和围岩收敛曲线 ,并分析了复合支护结构中一次支护和二次支护结构的作用机理及作用效果。研究结果表明 ,软岩隧道开挖和一次支护后围岩支护压力随拱顶位移增加而连续减小 ,预测的最大位移均发生在隧道拱顶。但是 ,在同样支护压力下 ,考虑软岩流变特征的收敛曲线的拱顶位移要大得多 ,必须及时设置二次支护。

超前注浆小导管支护机理与效果分析

首先对超前注浆小导管的支护机理进行了研究,然后以河北张石高速黑石岭公路隧道进口浅埋破碎段为例,采用FLAC三维数值模拟方法分别对不采用和采用小导管注浆时围岩的位移情况、塑性区范围进行了模拟,定量分析了小导管注浆法的加固效果.

黄土公路隧道浅埋段管棚注浆支护机理及监测分析

为了探讨管棚注浆法在黄土公路隧道浅埋段中的支护机理和实际应用效果,对某黄土公路隧道右线出口段进行了地表沉降、拱顶下沉和水平收敛等的施工监测;在对现场监测数据进行分析的基础上,得出黄土公路隧道洞口浅埋段在管棚支护作用下拱顶下沉、水平收敛、地表沉降等的变化规律。研究结果表明:管棚注浆法能够显著抑制浅埋黄土地层的变形和拱顶下沉,减少隧道初始支护结构的变形和受力,避免浅埋黄土地层开挖中塌方现象的产生,保证了施工安全,为进一步分析黄土地区管棚注浆法的支护机理提供了参考依据,同时也为今后西北地区黄土公路隧道管棚注浆法的设计和施工提供了优化数据。

大变形隧道长短锚杆支护机理及设计应用

以常用锚杆支护理论为依托,根据锚杆的受力特点,分析了大变形隧道长短锚杆各自的支护机理,提出了其参数的设计方法,并通过算例计算和数值模拟验证的方式对其合理性进行了验证。结果表明,大变形隧道长短锚杆组合支护中,短锚杆加固浅部围岩形成承载拱结构,长锚杆将浅部承载拱结构稳定到深部围岩,两者联合支护有效地控制了隧道的大变形,支护方式有效,参数设计方法合理,保证了隧道的支护效果,对隧道支护设计具有重要的工程参考意义。

煤巷层状顶板锚杆组合铰接拱支护机理数值模拟研究

离散元模拟表明锚杆支护回采巷道层状结构顶板形成组合铰接拱结构 ,锚杆支护机理相应称为组合铰接拱作用。竖直方向地应力使顶板岩层形成铰接拱结构 ,水平地应力是拱铰压碎的主要力源。分析了侧压力系数、锚杆长度、岩层厚度等因素对顶板稳定性的影响规律 ,表明当最大水平地应力可造成顶板破坏而最小水平地应力不能造成顶板破坏时 ,调整巷道走向与最大主应力平行有利于顶板稳定 ;锚杆长度为巷道跨度的 1/

强初撑急增阻高阻力锚杆的支护机理

阐述了锚杆锚固力随巷道围岩变形损伤而呈现的上升、稳定、衰减和失效的变化规律．提出了提高锚杆预应力，采用全长树脂锚固，可明显改善锚杆的实际工作特性，实现锚杆强初撑、急增阻和高阻力，提高围岩的自承力，从而有效控制软岩、采动巷道的围岩变形．

恒阻锚杆支护机理数值分析

为了研究恒阻锚杆的拉伸力学性能,采用RFPA软件对恒阻锚杆进行拉伸数值试验,试验结果表明,恒阻锚杆拉伸断裂后塑性应变最大值是弹性应变最大值的12倍,并且在塑性变形过程中应力值在28.01~38.71MPa范围内波动,且波动较为稳定,数值试验结果与何满潮院士室内试验结果吻合度较高,验证了数值试验方法的准确性和可靠性。以此为依据,进一步采用数值试验方法研究荷载作用下恒阻锚杆和围岩相互作用原理,分析锚固岩体的受力特征和变形破坏特征,并对比分析传统锚杆和恒阻锚杆的支护效果,通过对比分析可知,恒阻锚杆的支护效果优于传统锚杆,为易发生大变形破坏的软岩及冲击地压控制提供了有效途径。

锚固技术的支护机理和试验分析研究动态

本文简要介绍了目前锚固技术的发展和应用以及国内锚固机理试验研究 ,最后指出了锚固技术在岩土工程中应用还需要开展的理论研究工作。

锚注支护机理及参数优化研究

对锚注支护机理进行了分析,得出巷道锚注支护可改善锚杆、裂隙面及围岩的力学性能,减小围岩塑性区及巷道位移,提高围岩的稳定性。并运用正交设计方法对锚注支护参数进行优化,确定了主要影响因素,提出了可供参考的支护方案。

软岩巷道支护理论及支护机理的研究和发展

介绍了软岩巷道工程支护理论和锚杆支护机理及锚杆研制的发展,提出了几个尚未很好解决的问题,并指出解决问题的努力方向。

层状结构顶板锚杆组合拱梁支护机理

对层状结构顶板锚杆支护机理应用离散元模拟、物理模拟方法开展研究,表明锚杆支护回采巷道层状结构顶板形成组合拱梁结构,锚杆支护机理相应称为组合拱梁作用。物理模拟表明组合拱梁纵向载荷、横向载荷与挠度关系曲线存在峰值前和峰值后两个变形阶段,横向载荷首先达到峰值,破坏进一步发展后纵向载荷达到峰值。锚固作用表现为组合拱梁层间离层和错动量减小,提高了组合拱梁峰值后承载力,可变形性得到改善。竖直方向地应力使顶板岩层形成铰接拱结构,水平地应力是拱铰压碎的主要力源。

特厚顶煤大断面全煤巷道高预应力锚杆(索)支护机理及应用研究

塔山煤矿3-5~#煤层8105工作面5105辅运巷为特厚顶煤大断面全煤巷道,受多种因素影响巷道支护困难。采用单轴、三轴压缩试验对比研究了煤体在不同围压下的破坏特征;揭示出锚杆、索的高预应力可使巷道顶煤和巷帮煤体由二向或低围压三向受力状态变成高围压三向受力状态。数值模拟结果表明,锚杆、索施加的高预应力并配套合理的护表构件可形成有效压应力区并实现预应力在煤体中的有效扩散,因而在保证可锚的前提下应尽量提高锚杆、索的预紧力,并采用合理配套的护表构件。5105辅运巷现场试验表明,高预紧力使得掘进与回采期间锚杆与锚索受力变化不明显,有效控制了巷道围岩强烈变形。

特厚煤层大断面托顶煤巷道支护机理及应用研究

为解决灵东煤矿Ⅱ3煤层大断面托顶煤巷道支护难题。本文采用原位测试、实验室测试以及数值模拟等综合分析方法,分析了顶煤的强度特征、护表构件面积对顶煤应力分布的影响等。结果表明,对于强度偏低、裂隙较发育、顶板稳定性较差的顶煤,通过提高锚杆锚索预紧力并匹配面积大的护表构件更有利于预应力的扩散,形成较大范围的压应力区,有利于控制顶煤的整体稳定。并成功将该理念应用于首采工作面回风巷支护,顶煤完整性得到很好保持,顶板下沉量只有70 mm左右,巷道围岩变形得到有效控制。本文为类似条件下巷道支护提供了有效手段。

深部软岩巷道锚注支护机理研究与应用

针对吕家坨矿-950 m皮带机上山掘进过程中巷道围岩破碎软弱、底鼓、顶板下沉和两帮内挤的难题,为达到巷道支护稳定,保证矿井行人、通风和运输等各生产环节通畅,安全生产的目的,本文研究了软岩的破坏机理和锚注加固支护的机理,并在皮带机上山进行了锚注支护加固工程实践,经过后期的表面收敛观测表明,在前期锚网喷支护的基础上,选择合适的时机进行注浆加固支护,可以有效改善巷道围岩的应力分布,减小巷道的位移量,对维持巷道整体稳定性具有很大的作用。

深部沿空留巷巷内锚杆支护机理及选型设计

针对深部沿空留巷围岩变形特点和巷内支护存在的问题,在分析巷内锚杆支护机理的基础上,采用FLAC3D数值模拟软件对各类锚杆在深部沿空留巷巷内支护中的工作状态进行了分析,提出了合理的巷内支护锚杆选型设计,并在典型矿井进行了井下工业性试验。研究结果如下:深部沿空留巷围岩经历开挖卸荷和多次强烈采动影响,裂隙发育,强度降低,呈松散破碎状态;顶板分层,裂隙交错发育,剪切效应显著。巷内锚杆控制关键是保持围岩完整性,锚杆支护能阻止裂隙发育发展,避免岩层出现离层、滑动等有害变形,能够适应沿空留巷各个阶段的采动影响。高强度高延伸率锚杆支护系统能够适应深部沿空留巷掘进、留巷和复用各个阶段的支护要求,是深部沿空留巷巷内支护的有效方式,并在井下试验中,有效控制了巷道围岩的大变形,满足了安全生产的要求。

机械式可回收锚杆及支护机理分析

根据点锚固式锚杆的特点 ,得出塑性水泥快装锚固头及与之相配套的可回收式金属锚杆 ,并对其工作原理、结构及支护机理作以研究分析。

深基坑边坡土钉支护机理数值仿真

为掌握深基坑开挖过程中土钉支护机理,确保基坑工程的稳定性与安全性,以大连地铁一号线某车站出入口基坑工程为研究对象,利用FLAC3D仿真技术模拟边坡无支护开挖与土钉支护开挖过程中基坑的变形特征,并与实测数据对比分析.对基坑土岩体结构采用Mohr-Coulomb构建模型,锚杆、土钉与混凝土结构采用线弹性模型;基于实测数据对模型进行验证分析,绘制地表沉降对比分析曲线,找出边坡开挖全过程应力应变规律,并从力学角度分析土钉支护体系对土体加固的有效性.研究结果表明:深基坑开挖过程中,土钉支护能有效限制原始应力平衡遭到破坏后土体各部分的塑性变形、地表沉降及土体位移,从而确保基坑稳定.

巷道顶板锚杆支护机理的极限载荷分析

运用薄板塑性极限理论分析了巷道顶板的破断极限载荷 ,讨论了影响极限载荷的因素 ,并给出了一个工程实例。