基于锚杆系统横向振动频率响应特征的轴力检测方法

基于锚杆系统自由段横向振动特性的检测方法可实现对锚杆的大范围快速有效检测。为提升锚杆轴力检测精度,建立锚杆系统横向振动力学模型,测试了全尺寸锚杆系统轴向加载过程中的频率响应。结果表明:锚杆系统横向振动固有频率对转动刚度及锚杆自由段长度比较敏感;通过试验校准理论模型的转动刚度,所得理论预计轴力与试验结果的吻合度较好,频率阶次越低,轴力检测误差越小;轴力较低时,基频轴力检测的平均相对误差为5.8%,轴力较高时,平均相对误差仅为0.6%;当锚杆杆体进入塑性或界面脱粘滑移后,锚杆自由段长度变化较大,通过实时修正锚杆自由段长度,可实现锚杆系统损伤阶段的轴力检测,基频轴力检测的平均相对误差在4.1%以内。锚杆轴力的快速、无损检测方法对于支护系统及围岩稳定性评估具有重要意义。

JS复合型软岩顶板条件下煤巷锚网支护技术

基于现场实践及工程地质调查,结合工程地质理论与大变形力学原理,确认了镇城底矿煤巷顶板具有节理化软岩的特点,并具有膨胀型和结构变形型的复合型变形力学机制.应用有限差分程序FLAC2D,进行了软岩顶板复合型变形力学机制向单一型转化的力学对策和支护参数优化的模拟分析,提出了锚网索联合支护形式和支护顺序.经现场工业性试验,成功解决了在采动压力下煤巷软岩顶板难以支护的难题.

岩体锚固系统的串、并联模型及可靠度分析

针对目前以单一锚杆为主体研究存在的诸多问题 ,提出了岩体锚固系统的概念并分析了构成岩体锚固系统的 4个单元要素之间的相互作用关系 .为量化分析 ,建立了岩体锚固系统的串、并联模型 ,并依据该模型对锚固系统可靠度的计算进行了理论分析 ,给出了解析式 .最后就模型对锚杆的理论研究。

深部矿井锚拉支架设计理论及应用

论述基于锚拉支架综合抗力的理论设计方法,研究锚杆轴向拉伸与横向阻抗的非线性综合抗力,得出拉杆预紧力的下限和上限值、锚杆锚固力下限值的计算方法及设计理论公式。编制了煤矿锚拉支架的优化设计程序,且在我国最大深井之一的孙村煤矿-1100m水平(埋深1310m)巷道支护工程进行了应用,实测结果表明:设计安全经济、理论有效可靠。

斜坡灾害自组织临界性与极值分析

用3种非均匀沙堆作为斜坡灾害的概化模型,通过实验研究其演化行为规律,结果均呈现自组织临界性。进一步分析滑坡、崩塌和泥石流等斜坡灾害实例,表明幂律特征和自组织临界性是许多斜坡灾害的共性。证明幂律分布特征下,斜坡灾害暴发规模的极值分布的极限收敛于Ⅰ型渐进分布。运用推导出的计算公式,以云南蒋家沟泥石流为例,进行计算分析。

煤矿巷道锚杆支护智能绘图系统开发与应用

基于面向对象的编程技术和可视化的开发方法,以协庄煤矿生产实际为背景,通过需求、任务、目标及可行性分析环节,建立了基于CAD的巷道支护智能绘图技术的系统模型。知识库的建立,实现了绘图的智能性、规范性、科学性;模块化的结构设计,提高了系统运行的稳定性,实现了系统的人性化、界面友好、操作简单、易于推广。系统应用于工程实际,取得良好效果。

竹城公路层状岩质边坡的稳定性研究

为了研究竹城公路层状岩质边坡的稳定性及防治措施,通过现场调查和赤平投影分析边坡潜在变形滑动机理;利用UDEC软件建立层状边坡数值计算模型,分析开挖过程中岩土体的变形情况;根据变形破坏模式提出层状岩质边坡的长短锚杆交替复合支护结构。研究结果表明:浅层滑动和楔形体滑动破坏是该公路边坡的主要破坏模式;开挖完毕后左侧边坡存在稳定性隐患;当边坡开挖到第4步时,将发生滑移破坏;长短锚杆交替复合支护结构充分利用了锚杆和岩土体的受力特性,有效加固了边坡。

岩体锚固系统的作用机理认识

提出了岩体锚固系统的概念 ,籍助岩体结构力学对岩体锚固的作用机理进行了再认识 。

岩锚新的锚固方式及锚固体系的研究

施加在锚索上的荷载可由锚固段的顶端向下（拉力型）或由下向上（压力型）传递，这取决于锚索在锚固段内的锚固方式。通过试验，比较了传统的拉力型及压力型两种锚固方式，并提出一种新的介于二者之间的锚固方式，称为复合型。其目的是使锚固段上的应力分布趋于均匀，避免或减少灌浆体的拉伸裂缝，从而增加锚固效果及防腐系统的可靠性。同时，对岩锚锚固体系提出设计建议，以提高预应力锚索的锚固性能并尽可能方便施工，降低成本。

考虑锚杆腐蚀作用的岩质边坡系统可靠度分析

锚杆腐蚀是导致锚固工程事故的重要原因之一,为此,主要研究锚杆腐蚀作用对锚固岩质边坡系统可靠度的影响。首先,在系统分析现有钢筋腐蚀模型及锚杆腐蚀试验数据基础上,确定锚杆腐蚀模型。分析与腐蚀作用相关的锚杆自由段屈服失效模式和锚固段锚杆与注浆体界面黏结失效模式,进而确定相应的锚固边坡失效模式。给出基于蒙特卡洛模拟的边坡时变系统可靠度分析方法,并以锚固岩质边坡为例证明所提方法的有效性。结果表明:K.A.T.Vu和M.G.Stewart提出的钢筋腐蚀模型适用于分析处于密闭潮湿和干湿交替环境条件之间的锚杆腐蚀作用。在锚杆服役的前期,自由段锚杆的腐蚀作用对边坡稳定性的影响较大,而在后期锚固段锚杆的腐蚀作用对边坡稳定性的影响开始变得较大,并且锚杆服役后期锚固力和边坡系统失效概率的变化幅度明显大于前期。边坡系统失效概率随锚杆握裹层厚度的增加而减小,随注浆体水灰比的增加而增大,当握裹层厚度和水灰比达到一定值时,边坡系统失效概率随时间增大的程度并不明显。

基于FLAC的煤巷锚杆支护设计系统开发与应用

介绍了基于FLAC的煤巷锚杆支护设计系统的研究和开发,系统综合利用工程类比、理论计算及数值模拟方法进行煤巷锚杆支护设计。具备FLAC自动建模功能,极大地方便了现场技术人员使用FLAC进行煤巷锚杆支护设计。系统在铜川矿区得到广泛应用。

基于可靠性的锚杆支护动态设计与应用研究

针对当前锚杆支护作用机理尚未完全清晰的现实,采用数学与力学相结合、理论分析及数值模拟与工程实测相结合的方法,利用RFPA2D岩石破裂过程分析系统软件,对神华集团乌达矿区五虎山煤矿9#煤层巷道围岩变形和破坏过程进行了动态仿真模拟,研究了锚杆支护设计方法和合理设计程序问题,建立了基于可靠性的巷道锚杆支护动态设计理论,开发了基于可靠性的巷道锚杆支护动态设计计算机辅助系统,在神华集团五虎山煤矿进行的工业试验,取得了良好的经济效益和社会效益。

陡倾岩层中浅埋暗挖车站设计与安全性分析

以重庆地铁某暗挖地铁车站为研究对象,通过陡倾岩层地质条件的定性与定量分析,从施工工法、支护参数以及工艺控制等方面采取综合控制措施,并将理论分析与监测数据相结合,全面论证了各阶段车站的安全性,其方法可行、结论可靠,对类似工程的设计、施工具有一定的参考意义。研究结论表明:变大跨为小跨的思路,有效缩小楔形岩体体量;适当加大初期支护厚度,局部增设长系统锚杆,形成组合梁结构,提高了支护体系的前期刚度;通过工艺控制,减少层面摩擦力、黏聚力损失,充分发挥了围岩自身承载力。

基于结构面组合分析的系统锚杆参数优化设计

为了使系统锚杆对高陡岩质边坡的加固支护作用最有效,以系统锚杆加固的岩体边坡为研究对象,提出基于结构面组合分析的高陡岩质边坡系统锚杆参数优化设计的方法。采用结构面组合分析—确定最优不利结构面—确定最优锚固角—确定最优锚杆长度的设计流程,对黄藏寺水利枢纽左坝肩高陡岩质边坡的系统锚杆参数进行优化设计,通过刚体极限平衡法计算,经参数优化后的系统锚杆,其支护的岩质边坡的稳定系数最大。该方法充分考虑了岩体不同产状的结构面,通过其设计的系统锚杆对开挖边坡的支护作用效果最优,使系统锚杆支护设计更科学、更安全、更经济。

屯兰矿软岩巷道锚网索联合支护技术研究

屯兰煤矿12501工作面运输巷道为软岩巷道,为解决巷道变形量大的支护难题,依据巷道地质条件及巷道布置情况,考虑软岩巷道围岩变形的特殊性,提出了锚网索联合支护方案,运用FLAC3D数值软件对该方案进行了模拟分析,并对试验段巷道进行了矿压观测。研究结果表明,采用锚网索联合支护的12501工作面运输巷道顶底板最大位移量为31mm,两帮最大位移量为43mm,巷道稳定后顶底板及两帮移近速度均低于0.5mm/d,巷道顶板位移主要发生在浅部,2.5m以外的围岩位移很小,证明锚网索联合支护可以有效控制软岩巷道围岩变形,保持巷道围岩稳定。

高应力软岩巷道可接长锚杆让压支护技术

高应力软岩巷道的塑性区范围和变形量均较大,其稳定型控制需要支护材料具备良好的延伸性能及深部锚固特性。基于'高阻让压'而研发的可接长锚杆长度大于4 m、延伸率为17%,破断载荷为195 kN,能够适应此类巷道的变形破坏特征。根据支护材料和围岩的变形破坏特征,分别建立了可接长锚杆和'锚杆+锚索'支护系统的本构模型,结果表明:为保证支护结构稳定,避免支护系统本构模型失稳后应变量剧增,支护系统本构模型的应变上限不能超过支护元件的最大应变量;可接长锚杆能够能提供远大于锚索的让压距离,保障软岩巷道支护系统的支护强度和稳定性。试验条件下,可接长锚杆的平均支护阻力约为170.2 kN,顶板0~4 m内围岩理论变形量为264 mm,与工程实际变形量比较接近,起到了对高应力软岩巷道顶板的让压支护的目标。

柳海矿深部软岩工程破坏原因及支护对策

以我国最深的、破坏最严重的第三系软岩矿井(柳海矿)为研究对象,通过现场工程地质调查和室内试验,分析了第三系软岩的工程特点及破坏原因,提出第三系深部软岩支护对策为锚网索—桁架耦合支护技术,现场应用效果良好。

云锡松矿10-6缓倾斜矿体岩矿质量分级及采场参数初定

论述云锡松矿 10 - 6矿体岩性的巴顿Q系统分级 ,在此基础上 ,确定采场的尺寸及锚杆的合理支护参数 ,以此指导试验采场设计 。

金属矿山巷道喷锚支护智能设计的研究与应用

依据巷道围岩稳定性分类作为喷锚支护的基础数据,研究运用神经网络对地下巷道围岩稳定性进行类别识别,建立改进的BP神经网络(MBP)的围岩稳定性识别模型;把喷锚支护设计的间接类比和整体加固理论与专家系统等人工智能技术相结合,研制了喷锚支护工程设计的智能系统,并运用工程实例验证了本智能系统的正确性。

基于Q系统与数值模拟的地下岩洞锚喷支护参数研究

针对山东某地下水封液化石油气库工程,基于洞室截面尺寸和场区结构面发育特征,采用Q系统计算出特定Q值洞室围岩段的初步锚喷参数。基于场区地应力分布特征,采用GSI和Hoek-Brown准则建立起Q值与岩体等效力学参数的联系。基于3DEC离散元,分别从连续和非连续围岩角度对锚喷参数进行校核,并基于超载安全系数法评价支护结构的安全性。结果表明:连续围岩条件下,锚喷支护对围岩位移的控制作用明显,锚杆的最小安全系数为2.75,喷层的安全系数为1.25,表明锚喷参数是安全、合理的;非连续围岩条件下,由于出现局部失稳块体,锚喷支护破坏失效;Q系统不针对局部块体失稳问题,表明结合离散元等数值模拟技术进行综合设计的必要性以及施工期对局部失稳问题进行提前甄别的重要性。