马脊梁矿新建变电站场地下伏刀柱式采空区残余空隙率研究

采空区残余空隙率是采空区地基稳定性评价及充填注浆方案设计的重要技术参数,为了确定新建变电站场地下伏刀柱式采空区残余空隙率合理取值,采用离散元软件UDEC模拟了2#煤刀柱式采空区覆岩垮落特征,得到覆岩垮落高度为9.0 m。考虑冒落矸石碎胀效应,通过自定义fish函数得到采空区垮落范围内块体的残余体积,分析得到2#煤刀柱式采空区垮落带范围的残余空隙率为0.233。基于模拟得到的残余空隙率,预测得到变电站下伏采空区充填注浆量为25267 m3,预测结果与实际注入量的偏差仅为5.4%。结果表明模拟得到的空隙率能较好地表征采空区垮落范围残余空隙发育程度,可为采空区注浆充填治理提供技术参考。

富水砂层盾构隧道侧穿建筑物水平定向钻孔注浆技术

城市轨道交通盾构隧道下穿或侧穿建筑物时,为避免地层沉降差异超限导致周边建筑物破坏,需对盾构隧道顶线上方软土层进行注浆加固,但在市区施工协调难度大,传统地层加固手段难以实施。文章以广州地铁14号线邓村-江浦区间盾构隧道侧穿姓钟围房屋群注浆加固项目为背景,采用水平定向钻孔注浆技术对姓钟围部分建筑物下伏软土砂层进行远距离加固。通过采用随钻测斜与定向技术顺利完成沿盾构隧道走向的水平注浆孔钻进,通过注浆阀管并结合止浆塞可实现定位重复注浆。实践证明该新工艺对盾构隧道侧穿建筑物时地表不均匀沉降控制具有良好的效果。

斜井流砂层段壁后空洞探测及注浆处理技术

流砂层段斜井井壁漏水携砂造成井筒壁后空洞发育,采用地质雷达技术结合钻探验证确定了斜井流砂层段壁后空洞及富水区异常范围。为保证井壁稳定性,采用壁后注浆技术对壁后空洞及富水区进行处理。壁后注浆采用双管注浆工艺,注浆材料包括单液水泥浆及C-S浆。壁后注浆结束后,井壁涌水漏砂情况得到明显改善,检查孔压水试验结果表明井筒壁后注浆效果良好。

黔南灯影组巨厚含水层立井井筒帷幕注浆参数研究

黔南地区震旦系磷矿层顶板灯影组白云岩直接充水,且水文地质条件复杂,是制约矿井建设的主要因素。地面预注浆技术是井筒防治水的有效手段,在煤矿、铁矿、铅锌矿等矿山都有成功应用,鉴于溶蚀型白云岩含水层导水网络水文条件的复杂性,不能照搬现有井筒注浆帷幕设计参数。为取得黔南地区震旦系灯影组白云岩含水层帷幕注浆参数合理设计方法,运用理论分析、室内试验、工业性试验及工程类比等多种研究方法,对白云岩含水层溶蚀裂隙导水网络特征及黏土水泥浆扩散规律进行了系统分析,总结评价了灯影组含水层地面预注黏土水泥浆的可注性及其影响因素;然后充分考虑钻孔布设、压水试验成果、浆液配比及注浆效果检测等多方面因素,对黔南地区灯影组巨厚含水层立井井筒帷幕注浆参数进行了深入研究,结合类似工程案例确定了溶蚀型灯影组白云岩地面预注浆参数设计方法。研究结果表明:黏土水泥浆在灯影组含水层具有可注性,布孔间距宜取4.0~4.5 m,并推荐了黏土水泥浆成品浆液比例范围、稳定地层注浆段高70~100 m,破碎地层注浆段高30~50 m等注浆参数取值范围,注浆终止标准需同时满足设计注浆量和注浆终压要求。

大断面注浆硐室围岩稳定性分析及控制技术

为解决大断面注浆硐室围岩稳定性控制难题,采用FLAC3D软件对硐室围岩变形破坏特征进行了模拟分析。数值模拟结果表明硐室围岩变形控制的关键部位为硐室顶底板的边角部位和硐壁中部。硐室开挖采用"溜井出渣、分层开挖、及时支护"的思路,尽量减小开挖扰动对围岩的破坏。硐顶与硐壁支护方法为"锚网索喷"联合支护,临时"初喷"支护及时封闭围岩,二次"锚网索喷"支护充分调动了围岩的自承载能力。硐底部分采用锚索和钢筋混凝土衬砌支护,避免硐底边角部位产生剪切破坏。监测结果表明支护结构能够较好地满足了硐室长期稳定性和防渗要求。

地面注浆法在煤矿采空区治理中的应用研究

针对某煤矿采空区赋存分布范围广的特点,决定对其进行评估治理。经过对比分析,选用地面注浆的方法进行治理。注浆选用水泥粉煤灰浆液,并对浆液结石体的主要性能进行了研究。此次采空区地面注浆取得了良好的治理效果,为类似工程提供了经验。

富水砂层长距离水平定向注浆孔成孔技术

广州地区盾构施工下穿建筑物下方富水砂层时,易产生地面不均匀沉降。为了在盾构推进前形成长距离水平注浆通道,采用斜孔导向钻机配合随钻测斜系统,在富水砂层中形成水平注浆孔。现场在盾构隧道顶线上方2 m位置进行长距离水平注浆成孔施工,成功形成4个水平注浆孔,水平注浆段长达60 m,并顺利下放了注浆阀管。工程实践表明:复合化学泥浆是防止钻孔坍塌的关键,泥浆置换技术和平滑的钻孔轨迹是保障注浆阀管顺利下放的重点。

考虑形状因素的岩土细观力学特性研究

本文基于PFC6.0软件的数值模拟工具,针对三轴压缩试验中的颗粒形状这一因素进行了深入研究,在引入了颗粒细长比AR、颗粒凹陷程度C这两个因素后,构建四颗粒模型来模拟真实岩块形状,并从旋转角、各向异性、滑移接触占比等细观角度进行了力学特性的研究,最后与圆形颗粒模型的数值模拟结果作对比,得到了在重点考虑变形的情况下,圆颗粒会低估位移量的结论,造成工程风险。

斜井上部流砂层塌陷空洞纳米瞬变电磁法探测

为了获得斜井井筒流砂层塌陷地下空洞的分布情况,采用新型纳米瞬变电磁法进行勘探。工作装置为中心回线型,垂直于井筒走向共布置17条测线。考虑干旱季节流砂层塌陷空洞呈高阻特征,由视电阻率剖面圈定了井筒流砂层段地下空洞的范围。纳米瞬变电磁法探测结果表明:主斜井与副斜井流砂层段均存在两处空洞异常。结合井筒施工流砂层统计数据,综合划定了井筒区域流砂层塌陷空洞范围,为井筒及周边建筑物稳定性评价及治理提供了依据。

郭家滩风井过流砂层旋喷帷幕治理技术

针对郭家滩风井表土层薄、流砂层结构松散、富水性强的问题,为有效治理流砂层,加快施工进度,采用旋喷工艺,形成井筒帷幕。井筒帷幕设计两圈旋喷桩,每圈桩数均为65个,内圈桩圈径9.8 m,桩径600 mm;外圈桩圈径为10.7 m,桩径为650 mm,引孔工程量1 768 m,消耗水泥506 t。结果表明,井筒旋喷帷幕能较好地加固与封堵流砂层,消除施工安全隐患、加快施工进度。

注浆材料与钻井液材料在大斗沟煤矿钻孔施工中的应用

注浆材料和钻井液材料的联合应用对特殊地质条件下钻孔施工的顺利进行极为重要。针对大斗沟煤矿工程地质特点,文章通过钻孔地层岩性与水文地质特性分析,结合钻孔结构,提出注浆材料与钻井液材料综合应对方案。实践表明材料应用效果良好,该材料方案对于类似地层钻孔施工有一定的参考价值。

裂隙岩体注浆扩散理论研究进展

裂隙岩体注浆扩散理论作为注浆理论研究的重要分支,国内外学者已取得了丰硕的成果。关于裂隙岩体注浆理论推导解析解的研究,从抽象的裂隙模型与选用的浆液本构方程两个方面的发展变化进行阐述;关于模型试验,不同学者以单一平板裂隙模型为基础,根据裂隙岩体注浆理论影响因素的不同,对模型试验台的功能与具体型式进行调整;采用数值模拟手段计算裂隙岩体注浆过程,现有的商业软件虽然已能够解决一些问题,但不少学者仍自行编制程序软件,完善计算过程中的裂隙模型与浆液流变性质。针对裂隙岩体注浆扩散理论目前研究进展情况,笔者就裂隙岩体注浆理论的发展,提出了一些见解。

粉煤灰水泥充填注浆材料性能研究

对煤矿采空区充填用的粉煤灰水泥注浆材料性能进行了研究,研究内容主要包括粉煤灰用量对浆液粘度、结石率及浆体抗压强度等的影响。研究表明:随着粉煤灰用量的增加和水灰比的减小,浆液粘度增加,结石率提高;浆体抗压强度随着粉煤灰用量的增加和水灰比的提高而降低;水灰比为1∶1,水泥替代率为70%时,浆体28d的抗压强度大于3.0MPa,完全可满足采空区充填注浆的技术要求。

岩石电阻率特性及在煤矿采空区探查中的应用

地层电阻率蕴含丰富地层信息,岩石电阻率的准确描述对于电阻率探测解释尤为重要。系统分析岩土材料电阻率特性,结合麦克斯韦电导率理论公式推导非饱和岩石电阻率公式,并采用阿尔奇公式验证其合理性;采用高密度电法与瞬变电磁法对场区进行综合探测,利用岩石电阻率理论解释采空空洞及覆岩电阻率特征,并进行钻探验证。结果表明,受压岩石电阻率与体积应变正相关,采空空洞邻近区域存在电性异常过渡带,过渡带高度与垮落断裂带高度较为一致,同时电阻率综合探测可以基本揭露采空区展布形态。

受压岩石的电阻率变化特征与煤矿采空区覆岩的损伤演化

煤矿采空区覆岩损伤的准确表征对于采空区场地稳定性评价至关重要。而基于受压岩石电阻率变化特征采用高密度电法获取覆岩电阻率可以实现覆岩损伤的表征。基于孔隙率与电阻率、体积应变之间的相关关系推导岩石电阻率与体积应变的表达式,并结合RFPA软件对承载岩石电阻率特性进行验证性描述;采用类比法建立基于电阻率的损伤变量,并引出电阻率比例系数表征覆岩损伤程度;采用电阻率探测、理论公式与钻孔验证的点面结合的方法确定覆岩三带特征。结果表明:受压岩石电阻率由前期孔隙压缩而减小转为后期裂隙扩展而增加;在覆岩采空区处电阻率系数大于1.6,采空区邻近区域电阻率系数在1.2~1.6,其他区域电阻率系数小于1.2,为覆岩三带的确定提供理论参考。

考虑时变性的黏土水泥浆扩散规律理论分析

黏土水泥浆作为应用广泛的矿山注浆材料,需要对其在裂隙中的扩散理论做系统性的研究,优化长期以来依靠经验公式指导设计与实践的状态。基于流体基本方程,结合考虑时变性的广义宾汉姆流体本构方程,推导出钻孔注浆条件下,黏土水泥浆在裂隙中辐向扩散方程;对比了单次注浆时间较长条件下,浆液流变参数考虑时变性和不考虑时变性对注浆压力的影响;分析了考虑流变参数时变性时裂隙开度、注浆流量和流变参数同注浆压力的关系。结果表明:在单次注浆时间较长情况下,浆液的时变性对注浆压力有较大影响;一定注浆流量下,裂隙开度越大,浆液所需注浆压力越小,但呈非线性关系,且对注浆压力的影响效果强于时变性;另外对于不同注浆流量情况,随扩散距离变化,流量与时变性对注浆压力的影响先后占主导;浆液流变参数与注浆压力呈正相关关系,且扩散距离越长影响越显著。

钻-注平行作业关键技术研究

介绍了钻井与注浆平行作业示范工程，节省建井工期20％～30％，钻井废弃泥浆作为注浆材料的现场应用，既节省了注浆材料，又为钻井废弃泥浆处理提供了一条新的途径。

地质雷达探测法在水平钻孔注浆效果评价中的应用

针对某市轨道交通地铁隧道工程水平钻孔注浆效果评价难的问题,运用浅层高频地质雷达探测技术,来判断富水区域及管线位置;利用深层高频地质雷达,来判断浆液是否达到设计扩散效果,进而判断水平钻孔注浆效果。检测结果发现,利用地质雷达波形图在注浆前后的振幅、同相轴等特征变化,可判断14 m深度范围内的水平定向注浆效果。

颗粒形状变异对砂性类岩堆体地层宏观力学性能及变形特征的影响研究

类岩堆体既不属于岩体,也不属于土体,且不同的类岩堆体围岩在机械开挖或爆破开挖扰动下的力学响应不同。本文针对典型的非连续介质—砂性类岩堆体,通过离散元数值试验研究了颗粒形状变异对其宏观力学性能及变形特征的影响规律。结果表明:颗粒形状越扁,砂性类岩堆体的整体抗压缩能力越弱,在相同的围压下会被压缩得更密,整体强度也有一定程度的提高;颗粒凹凸性越大,砂性类岩堆体的整体抗压缩能力越强,在相同的围压下更难被压密,凹凸性指数对整体强度几乎没有影响。

基于连接单元的无屈曲波纹钢板剪力墙弹性简化分析模型研究

无屈曲波纹钢板剪力墙是一种兼具承载和耗能功能的新型钢板剪力墙,在工程中应用前景良好。而在工程设计中,由于波纹钢板几何形状较为复杂和现有结构设计软件的局限性,有限元建模较为复杂和繁琐。为此,依据无屈曲波纹钢板墙的受力特性提出了多种不同的基于连接单元的简化分析模型,通过对比分析选取了水平轴向连接单元模型作为波纹钢板剪力墙的简化分析模型,给出了模型参数确定的原则;借助通用有限元分析软件Abaqus评估其模拟精度,并通过参数化分析考察了该简化模型的普适性。最后,对钢框架-无屈曲波纹钢板剪力墙结构中简化模型的适用性进行了分析,给出了边缘构件内力的修正方法,供设计人员参考。