弱胶结砂岩水致软化机理研究

为探明西北地区广泛分布的弱胶结砂岩在富水情况下的变形破坏机理,实现TBM快速掘进,首先对其力学特性进行了研究,结果表明围岩具有较明显的水致软化性质,在富水情况下岩石强度及弹性模量等力学参数会出现明显下降。采用钨灯丝扫描电子显微镜对岩样全貌、局部、孔隙的微观结构进行观察,结果表明岩石裂隙发育,由大小粒径不同的颗粒构成,裂隙由微米级的矿物填充,浸水后颗粒之间孔隙更加明显,岩块完整程度降低,能看到白色丝状的黏土矿物;数值模拟结果表明浸水前水平位移与竖向位移分别是63、112 mm,浸水后水平位移与竖向位移分别是86、182 mm,说明围岩在富水条件下变形量更大,浸水前塑性区基本全是剪切塑性区,面积达到23.22 m^(2),浸水后塑性区范围从顶底板扩散到帮部,塑性区面积急剧增大且出现拉伸破坏区,剪切塑性面积为89.87 m^(2),拉伸塑性面积为3.41 m^(2),是导致围岩顶板冒落的最危险区域,与现场实际表现出顶板冒落、帮部剥落的破坏现象相符。

敞开式TBM煤矿斜井支护关键技术及优化分析

陕西是我国产煤大省,尤其陕北地区煤炭资源储量丰富。为缩短建设期斜井施工工期和提升投产期的煤炭产量,各大型煤矿积极寻求各种快速施工新方法,其中敞开式TBM施工工艺更贴近煤矿巷道建设现状,是各大煤矿引进先进巷道掘进施工工艺的首选项。但长距离大埋深富水斜井巷道围岩存在变形、破碎、片帮等严重地质问题,而合理的支护技术是稳定掘进施工的关键重点。研究结果表明:锚网索喷支护手段可以有效控制斜井TBM掘进围岩扰动,长短锚杆锚索联合支护优化方案亦可满足围岩变形控制要求。

破碎软岩斜井TBM开挖围岩稳定性及支护优化研究——以可可盖副斜井TBM掘进工程为例

为探究TBM掘进斜井巷道时破碎软弱围岩损伤失稳机制及合理支护方案设计,以陕西榆林可可盖副斜井TBM掘进工程为研究对象,采用UDEC离散元模拟方法进行围岩稳定性分析,并针对无支护、锚网喷支护、锚网喷索支护、锚网喷索+钢带支护4种条件进行支护效果分析;基于数值结果提出支护优化方案并进行工程应用。结果表明:1)TBM开挖巷道围岩失稳类型为由剪切塑性主导变形、由拉伸塑性控制破坏的“鹅蛋形”塑性破坏,需要及时采取支护手段;2)锚杆、锚索、喷混凝土及钢带支护均可有效缓解围岩变形及破坏情况,“锚网喷索+钢带”支护效果最佳,相较于无支护方案,顶板位移降低50.9%,拉伸塑性面积减少99.85%。通过分析最终采用“锚网喷索”作为巷道支护方案,顶板冒落危险区域增设W形钢带加强支护。该支护方案可有效控制浅部围岩变形与深部围岩塑性拓展,实现对突发冒落的预控,最终成功应用于可可盖煤矿斜井施工。

地铁盾构隧道衬砌管片损伤修复关键技术研究

在地铁隧道施工过程中,有时会出现隧道局部开裂、破损、管片错台等现象,导致隧道位移和变形,严重影响盾构隧道运行的安全性。为此,结合工程实例,针对隧道管片的变形、破损和下沉问题,详细分析了隧道所在区域的地质情况,运用钢板内衬的方法对管片破损进行修复,修复后该隧道已顺利运营近2年,证明该施工技术可行,具备安全性与可靠性。

敞开式TBM大坡度掘进施工特征研究

鉴于矿井采用斜井开拓方式,TBM开挖过程难免遇到地层应力随掘进轴线而变化的工况。为探究敞开式TBM斜井掘进期施工特征,本文以实际工程为背景,针对现场监测条件不足等难题,并考虑各施工部件材料几何特性及掘进步序,建立三维数值模型对施工动态进行全面把握。数值模拟结果表明:TBM在大坡度掘进施工时难免对周围岩层造成影响,围岩位移场及应力场分析为超前施工与加固提供了技术支持;喷射混凝土其内力处于允许范围,通过分析锚杆、锚索应力特征可推断出超前加固的重要性;规范施工是保证大坡度TBM快速掘进的基本前提。