不同含水率红砂岩单轴压缩试验声发射特征研究

利用微机控制电液伺服岩石三轴试验机,分别对不同含水率砂岩进行常规单轴压缩试验,加载过程中同时进行声发射(AE)检测,得到4种不同含水率试样全应力-应变曲线、声发射振铃数和累计振铃数曲线。结果表明:水对砂岩的力学特性和声发射特征有较大影响;峰值前不同含水率试样应力-应变曲线无明显屈服特征,而应力与声发射累计振铃数曲线有明显的台阶出现;岩样声发射振铃数在加载过程中基本呈递增趋势,越接近后期增加越明显,峰值处声发射振铃数达到最大,声发射累计振铃数以近乎直线方式增长;峰值后应力与声发射振铃数同时减小。含水率越高,砂岩声发射振铃数越少且越滞后,但各种试样所得声发射累计振铃数曲线在形状上相似。

深部高应力软岩巷道耦合支护效应研究及应用

巷道要经历开挖前稳定、开挖扰动、支护稳定或再破坏的演化过程,巷道稳定状态受原岩应力场-开挖扰动应力场-支护应力场相互作用的影响。采用FLAC^(3D)分析了不同预紧力与间排距条件下锚杆、锚索产生的围岩支护应力场的分布特征,定义了围岩应力扩大系数k来表征围岩应力的扩散效果,揭示了锚杆、锚索预紧力耦合支护效应。针对朱集西矿深部巷道特征与地质条件,提出了锚网索喷+U型钢支架+注浆+底板锚注分步联合支护技术方案,开展了三维相似材料模型试验,验证了该支护技术方案的合理性与可行性,揭示了深部高应力软岩巷道围岩变形破坏与支护结构受力演化规律,并成功应用于工程实践,解决了深部高应力软岩巷道支护难题。监测结果表明,该联合支护方案有效地控制了深部高应力软岩巷道围岩大变形与底臌,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。

深部高应力破碎软岩巷道支护技术研究及其应用

针对深部高应力破碎软岩巷道围岩变形量大、变形剧烈、底臌严重、流变性强、支护难等特点,基于巷道围岩松动圈地质雷达探测、收敛变形监测等地质力学测试技术,揭示深部高应力破碎软岩巷道变形破坏特征;采用数值模拟技术手段,从围岩强度特性、流变特性、巷道断面形状、软岩巷道群开挖相互影响、支护设计这5个方面分析深部高应力破碎软岩巷道变形破坏机理。针对安徽省淮南市朱集西矿深部开拓巷道特征与工程地质条件,提出"锚网索喷+U型钢支架+注浆+底板锚注"分步联合支护技术方案;基于大型三维模型试验系统,验证分步联合支护技术方案的可行性;采用FLAC 3D研究分析不同支护方案的支护效果,模拟验证分步联合支护方案的合理性。研究结果表明:分步联合支护技术方案有效地控制了深部高应力破碎软岩巷道的大变形与底臌,保证了巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。

应变速率和尺寸效应对岩石能量积聚与耗散影响的试验

岩石的变形破坏过程是能量积聚与耗散的过程,岩石变形破坏是能量驱动的结果。基于不同尺寸与应变速率下的岩石单轴压缩试验,计算了不同尺寸与应变速率下岩样吸收的总能量、弹性应变能及耗散能,研究了能量积聚与耗散的演化规律,分析了在岩样变形破坏不同阶段的能量分配规律,并从能量角度分析了岩样破裂失稳的原因。研究表明:在单轴压缩试验时,岩样变形各阶段的能量特征有所差异,岩样吸收的总能量U0与耗散能Ud曲线呈非线性增加趋势,弹性应变能Ue曲线呈先增加后减小的趋势。岩样的能量与其高径比呈负相关的关系,两者呈幂函数关系;而与应变速率呈正相关,两者呈对数关系。岩石高径比越小或应变速率越大,岩石强度越高,单位体积岩样所吸收的能量也越高,造成岩样的破碎程度越大。在压密与弹性阶段,基本上将吸收的能量全部转化为弹性应变能储存于岩样内,弹性应变能是能量分配的主体。在塑性阶段,虽然弹性应变能的数值增大,但其所占比率有所下降;而耗散能比率有所增加,耗散能逐渐成为能量分配的主体。在峰后破坏阶段,弹性应变能瞬间释放,岩样吸收的能量几乎全部转化为耗散能,被裂隙面滑移摩擦而耗散掉,在峰后破坏阶段耗散能是能量分配的主体。

深部高应力软岩巷道注浆时机优化分析

基于支护-围岩共同作用原理分析,揭示朱集西煤矿深部高应力软岩巷道围岩收敛变形与支护强度及围岩自承力的变化关系,获得巷道围岩位移与支护强度的关系曲线。采用FLAC3D内嵌的Fish语言编程,提取巷道围岩塑性区、拉伸破坏区及剪切破坏区体积数,揭示不同岩性与埋深条件下巷道围岩变形和塑性区扩展随应力释放率的演化规律,再现巷道围岩从局部破坏直至整体失稳破坏的演化过程,提出以应力释放率阈值作为判定注浆时机的指标。研究结果表明:确定当围岩变形量为150 mm时,实现存储于围岩内变形能的充分释放及围岩自承力的最大利用。采用应力释放率阈值60%和围岩变形量150 mm作为判定注浆时机的指标是合理的,两者可相互验证。提出"锚网索喷+注浆+底板锚注"联合支护技术方案,解决了深部高应力软岩巷道支护难题,验证了所确定的注浆时机是合理、可行的。

岩石抗浮锚杆受力变形特性与围岩破坏规律研究

抗浮锚杆在岩石基础地区应用广泛,其受力变形特性、应力分布规律、围岩破坏发展规律对锚杆设计有着重要意义。文章采用Abaqus软件对4m长和6m长岩石锚杆进行数值计算,分析其受力变形规律、杆体竖向应力、剪切应力、围岩塑性区发展规律。研究表明:锚杆位移沿轴线方向呈下降趋势,锚杆的变形主要集中在锚杆上部三分之一范围内且衰减速率较大,锚杆底部变形较小;锚杆轴向应力分布变化表明锚杆主要受力部位为锚杆入岩0.5m范围内;剪切应力分析表明围岩对锚杆锚固力影响较大范围为0.4~0.8m;塑性区分布表明锚杆端部围岩最易受到破坏从而影响锚固力。

典型超高层项目主体施工进度复盘及进度管控组织措施研究

超高层项目主体施工过程中,在工期较长、高度较高的情况下,面临的进度影响因素与一般房建项目不同。文章通过对典型超高层项目进度实际实施情况进行复盘,分析其主要进度影响因素,并探索研究类似典型超高层建筑施工过程中进度的综合管控策略,通过创新形成联合计划部,实现对超高层项目主体进度的有效管控。

主动式冷梁诱导性能数值模拟研究

主动式冷梁是一种带新风诱导的气-水换热末端装置。诱导比是衡量主动式冷梁诱导性能的重要指标,在一次风量稳定的情况下,诱导比大的主动式冷梁冷却能力高。通过改变冷梁喷嘴直径、喷嘴收缩角和喷嘴间距,采用CFD软件对冷梁的诱导性能进行模拟研究,计算分析一次风量下诱导比的变化规律。结果表明:选用直径小的圆柱型喷嘴或收缩角小的喷嘴,且喷嘴间距分布在36 mm^72 mm之间,主动式冷梁可获得较高的诱导比。

易破碎动压沿空巷道围岩与煤柱稳定控制技术

为解决易破碎回采巷道围岩和煤柱在工作面采动影响下产生的严重变形破坏问题,采用地质雷达探测回采巷道松动圈范围并分析其破坏原因,利用数值模拟手段研究了不同煤柱宽度下采空区和巷道双重影响下侧向支撑压力的分布状态,并研究了对穿锚索对轴向围岩应力分布状态的影响和对侧向围岩的影响范围,分析了对穿锚索的加固机理,提出了优化煤柱+高强锚杆支护+对穿锚索控制的方案,工程应用现场监测结果显示:顶底板总收敛量为741mm,两帮收敛量为610mm,锚索受力较为稳定,保证了巷道围岩和煤柱的稳定性,能够较好地满足巷道的使用要求。

尺寸效应和应变速率对岩石力学特性影响的试验研究

采用MTS 815.02型电液伺服岩石力学试验系统,对6种规格岩样应变速率在1×10^(-5)~5×10^(-3) s^(-1)范围内进行了6级应变速率下的单轴压缩试验,分析了岩样尺寸、应变速率对岩样峰值强度、弹性模量、峰值应变、声发射特性及破坏形态等力学性质的影响.结果表明,岩样的峰值强度与岩样尺寸呈负相关,与应变速率呈正相关,两者均可采用二次多项式进行描述.当岩样尺寸较小(L/D<2.0)时,岩样声发射振铃数在峰值应力前后呈先逐渐增多后减少的渐变规律,声发射模式属于渐进发射型;当岩样尺寸较大(L/D≥2.0)时,在达到峰值应力之前声发射数量较少,在应力峰值处突然爆发显著的声发射事件,声发射模式属于突跃发射型.当岩样高径比较小(L/D<2.0)时,随着应变速率的增加,岩样的声发射振铃数与振铃次数增多,声发射活动越强烈,岩样破坏形式较为复杂,沿轴向出现较多的劈裂面或岩样产生圆锥形破坏;当岩样高径比较大(L/D≥2.0)时,岩样基本为单一剪切破坏.当应变速率较小(ε′<5×10^(-4) s^(-1))时,岩样破坏形式为剪切破坏或拉剪混合破坏;当应变速率较大(ε′≥5×10^(-4) s^(-1))时,随着应变速率的增加,岩样易产生圆锥形破坏.

复杂地质条件下巷道过断层关键技术研究及应用

断层破碎带具有低强度、易变形、透水性大和抗水性差的特征,巷道开挖常会引起断层活化,极易诱发巷道冒顶或突水事故。基于TSP、震波、瞬变电磁等综合物探超前地质预报技术与工程地质钻探,揭示了巷道掘进前方地层中的断层与含水特性,确立了巷道过断层的合理位置,为过断层巷道掘进施工、超前预加固与围岩支护设计提供了依据。采用地面与工作面预注浆等综合注浆技术,对断层破碎带区域岩体进行注浆堵水加固,形成了双层注浆堵水帷幕,有效地封堵了地下水,提高了巷道过断层区域围岩的完整性与强度,保证了巷道掘进过程中围岩的基本稳定与施工安全,并为后期巷道围岩锚固支护提供了可靠基础。针对断层破碎带岩性复杂、地质灾害突发等特征,基于综合物探预报结果与理论分析,提出了巷道合理掘进与支护技术方案;并针对后期承载和高抗渗性的要求,根据支护结构所承受的水压,采用合理的二次支护结构型式与防渗加固措施,保证巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。

泥质弱胶结软岩巷道变形破坏特征与机理分析

泥质弱胶结软岩巷道开挖后,围岩变形量大、变形持续时间长,巷道变形破坏严重,即围岩顶板下沉、两帮内挤、底鼓、强流变等,极不利于施工安全与围岩控制。基于榆树井煤矿井底车场巷道围岩松动圈测试、地应力测试、岩石力学性质试验、矿物成分分析及围岩变形与支护结构受力监测等地质力学技术手段,探测了泥质弱胶结软岩巷道围岩松动圈范围,掌握了井底车场地应力分布规律,获得了泥质弱胶结软岩的物理与力学特性,揭示了泥质弱胶结软岩巷道矿压显现规律,反映了泥质弱胶结软岩巷道围岩变形与支护结构受力特征,分析了泥质弱胶结软岩巷道变形破坏特征与机理,给出了巷道优化布置与支护对策,并成功应用于工程实践。