滇中芹河隧洞软岩破碎段围岩大变形与支护结构相互作用研究

软岩大变形是滇中引水工程建设中较为突出的工程地质问题之一,以大楚段芹河隧洞4#支洞为研究对象开展软岩大变形特征及承载结构受力研究。4#支洞在施工过程中发生影响洞室稳定的问题,洞周围岩大变形不同程度侵限,导致钢拱架扭曲断裂、喷混凝土掉落现象时有发生。为了充分认识隧洞变形特征、破坏模式及成因机制,结合工程地质勘察、现场监控量测、数值反演及施工模拟分析等手段和方法对其进行综合研究。研究成果表明:破碎软岩洞段施工期围岩监测变形量大、变形速率较快,变形具有明显的时效性;围岩完整性差,洞周变形差异大;围岩以剪切破坏为主;围岩时效变形对支护结构受力影响大,部分承载结构受力超限,导致局部结构破坏。可见,针对破碎的软岩隧洞施工,需要采取超前注浆、减少减小施工扰动、及时跟进初期支护、尽快封闭成环,加强施工期围岩变形监测,选取合理的衬砌支护时机,实时指导和优化隧洞支护结构施工设计。

基于位移等代法的深部直墙半圆拱形隧洞松动圈厚度预测

【目的】位移等代法是在工程实践中被广泛应用的一种等效圆法。为进一步探索该方法在深部非均匀应力场下预测松动圈厚度的工程效果,并建立具有工程适用性的等效圆半径计算公式,【方法】选取深部隧洞常采用的直墙半圆拱形断面为研究对象,根据位移等代法基本原理,利用FLAC~(3D)数值模拟和理论计算相结合的方式,建立了侧压系数λ为1.1~1.5,跨高比b_0/h为1.3~1.5条件下的等效圆半径函数关系式,并应用到江西曲江某煤矿水仓围岩的松动圈厚度预测。【结果】结果显示:根据等效圆公式计算出的水仓围岩松动圈的纵轴厚度为1.41 m,横轴为1.20 m,呈椭圆形;现场实测的松动圈也呈椭圆形,厚度平均值在1.15~1.45 m,其中最大均值在纵轴1.45 m,最小均值在横轴为1.15 m。理论预测值与实测值相吻合。【结论】结果表明:位移等代法适用于深部软岩松动圈厚度预测;所建等效圆半径公式具有良好的工程适用性,可为评价和预测类似隧洞工程松动圈厚度提供一种简化的、可借鉴的方法和思路。

料仓物料架桥及破拱装置技术综述

粉料、颗粒料在料仓中架桥情况时有发生,严重影响生产过程。文章首先对架桥形成原理和表现形式进行陈述,随后对震动、搅拌和外加流体三种破拱装置原理及各自形式进行分类总结,最后对在盐业上使用破拱装置的方法进行简述。

富水破碎软岩巷道破坏机理及支护技术研究

随着浅部矿产资源的枯竭,矿井逐渐向深部发展,面对深部富水破碎软岩巷道支护时,巷道底鼓变形尤为突出。为确保顺利通过富水破碎软岩区域,针对某矿-570 m水平巷道支护难题,分析围岩破坏力学特征,建立底鼓力学模型,综合分析富水破碎软岩巷道围岩破碎机理,提出了反底拱与砌碹联合支护技术。现场检测结果表明,采用反底拱与砌碹联合支护技术,有效降低了淋水量,减少了积水渗入底板,改善了底板围岩条件,有效降低了巷道底鼓量,最大底鼓量不大于50 mm,确保了该巷道围岩稳定与支护安全。

空间网状吊杆系杆拱桥吊杆断裂对结构的力学性能分析

以某宽幅空间网状吊杆钢箱系杆拱桥为研究背景,分析空间网状吊杆系杆拱桥吊杆断裂后的稳定状态下对结构的力学性能影响。通过模拟吊杆断裂后的状态,分析同侧吊杆断裂的数量以及断裂位置对剩余吊杆内力、主梁内力、主拱内力、主梁线形、主拱线形的静力学特性。结果表明,吊杆断裂后,相邻吊杆会发生内力重分布的现象,距离断裂位置越近,受到的影响越大;吊杆断裂后,会在其断裂位置附近出现位移减少的峰值,距离断裂位置越远,对主梁和主拱的线形影响逐渐减小;通过分析单根吊杆断裂和2根吊杆断裂可知,吊杆断裂后对主梁和主拱影响最大的位置为拱脚位置和跨中位置。

破碎围岩大跨偏压连拱隧道施工方案比选及支护优化研究

在复杂地形条件下确保隧道施工安全性的同时保证施工进度,选择合理的施工方案尤为重要。以夏鹃路下穿智慧公园隧道为依托,从结构安全、经济、进度等方面对双侧壁导坑法和三台阶七步开挖法进行了对比分析,对比论证得出在本工程中前者优于后者。并通过数值模拟方法,对使用三台阶七步开挖法施工的隧道洞口段和洞身段在不同支护方法下引起的拱顶下沉、围岩收敛进行分析,分析结果表明:在使用三台阶七步开挖法进行隧道施工时,洞口段适合采取管棚+锁脚锚杆+临时仰拱+双层超前小导管的联合支护,洞身段适合采取双层超前小导管+锁脚锚杆+临时仰拱的联合支护。

组合拱控制破碎片岩隧道大变形技术的应用

鄂西北地质条件复杂,易发生大变形、塌方等施工病害,故隧道支护变形控制是该地区隧道工程的施工难点。为防止A隧道片岩破碎段大变形出现失稳,提出了悬挑式超前小导管注+径向双液浆重筑组合拱、预留核心土开挖等措施,通过增加初支预留沉降量、减少钢架间距、动态调整拱架单节长度、增设?89 mm补强大锁脚等方法解决了初支混凝土开裂、断面侵限的技术难题,采用初支背部拱架结构受力监测,保证了隧道二衬施做前初支结构的安全。

桁架锚索在碎裂顶板巷道支护中的应用

碎裂顶板是由裂隙系统切割成的松散岩块所组成的集合体,由于围岩压力(特别是水平挤压力)的作用,碎裂岩块相互挤压而形成压力拱。压力拱下方的岩石,所受的水平挤压力很小,易发生垮冒事故。为有效控制围岩变形和促进矿井安全生产,提出了利用桁架锚索控制碎裂顶板煤巷方法,阐述了其支护原理,建立了桁架锚索的力学模型,得出了压力拱下方岩石达到平衡时桁架锚索最小的预紧力。该技术应用于综放工作面开切眼支护的现场实践表明:在观测时期内,两帮最大移近量小于216 mm,顶板最大下沉量小于287 mm,桁架锚索支护技术对破碎顶板有很好的支护效果,这为复杂地质条件下煤巷支护应用提供了参考。

基于修正普氏拱的巷道锚杆支护技术

为了对受到较大水平应力的巷道进行有效的支护,本文在考虑水平构造应力作用情况下,假设巷道周边的岩体为松散破碎岩体,分析了巷道周边自稳结构的形状,得到开挖巷道周边最终形成的修正普氏拱的方程.在此基础上,推导出巷道顶部和两帮的破碎范围与松动压力计算公式,为巷道的加固范围和支护强度计算提供了理论依据。在神火矿区新庄矿现场地应力测量值基础上,采用以上理论,进行巷道的锚杆支护设计,得到了很好的支护效果.并采用YZT-Ⅱ型岩层钻孔探测仪观测巷道周边的破碎状况,测量结果与采用修正普氏拱理论计算结果接近.

大顶山矿区悬顶成因及防治措施研究

着重分析了四川锦宁矿业大顶山矿区出现悬顶现象的原因,提出了预防悬顶的措施,并介绍了一种新的处理悬顶的有效手段,以此为类似矿山提供有价值的参考。

锚固体强度与组合拱承载能力的研究与应用

通过模拟试验证明了锚固力的作用在于提高巷道周边破裂围岩的残余强度，并使锚固体形成组合拱．研究了锚固组合拱承载能力的理论计算问题并应用于工程实践，有效地控制了软岩巷道围岩．

拱桥钢绞线吊杆不对称断丝后的力学行为

基于断丝前后吊杆两端边界位移约束条件不变的相容条件,建立了不对称断丝后钢绞线吊杆的损伤力学模型,并推导了不对称断丝后钢丝应变与影响长度、吊杆拉力损失率之间关系的表达式.结果表明:不对称断丝后,在影响长度内各钢丝拉力分布不均匀,与断丝相邻的外层未断钢丝拉力增大,其余钢丝拉力变化与断丝形式显著相关,在影响长度外各钢丝拉力分布又变为均匀;随着到断裂处距离的增加,断丝拉力呈指数或线性增加,而与断丝相邻钢丝拉力则呈指数衰减.在影响长度范围内,钢绞线拉力损失率基本为一限值,略高于钢绞线内钢丝断丝率,而护套握裹力、摩擦力等对吊杆内力重分布影响显著.

深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过程及演化规律,反映了不同支护形式下煤巷顶板的锚固结构效应。采用FLAC^(3D)模拟研究了4种支护技术方案条件下深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩位移与塑性区损伤扩展演化规律,揭示了不同支护技术方案对矩形断面煤巷围岩的控制效果,验证了采用基于梁-拱锚固结构的深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷支护技术方案的合理性,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"梁-拱锚固结构"支护技术方案有效地控制了深部软弱破碎复合顶板煤巷离层与大变形,维持了深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。

火成岩侵入全煤巷道破碎围岩稳定性控制技术研究

针对永定庄煤矿火成岩侵入全煤巷道破碎围岩稳定性控制的技术难题,通过工程地质调查以及现场钻孔观测得到了3～5#煤层典型巷道围岩破碎特征,在此基础上,结合室内岩石力学试验,利用霍克-布朗(Hoek-Brown)强度准则得到了全煤巷道破碎围岩的宏观力学参数,进而采用组合拱理论对破碎围岩巷道稳定性进行了分析计算,优化了火成岩侵入全煤巷道支护设计方案。结果表明:高强度、高锚固力、小间排距锚网索支护方案适用于本矿火成岩侵入全煤巷道破碎围岩的稳定性控制要求。

松软围岩锚杆支护系统承载能力的研究与应用

在分析了松软巷道围岩破坏特征的基础上 ,证明锚固力的作用在于提高巷道周边破裂围岩的残余强度 ,并使之形成组合拱。探讨了锚固体强度和承载能力的理论计算问题。据此提出了松软围岩锚杆支护系统定量设计的方法 。

某高砾石土心墙堆石坝平面有限元应力应变分析

本文介绍了某高砾石粘土心墙堆石坝平面有限元应力应变分析,对两种坝型采用不同本构模型进行了分析比较,特别对防渗心墙的拱效应、抗水力劈裂性能及砼防渗墙应力进行了深入的分析研究,并对水力劈裂的判断标准进行了讨论。结果表明两种坝型均是可行的,心墙抗水力劈裂的能力是有保障的,防渗墙的应力有廊道的较大。这些结论对设计方案的确定有一定的指导意义。

铁路上承式拱桥上无缝线路断缝影响因素

运用梁轨相互作用原理,建立上承式拱桥上无缝线路断缝计算力学模型。以一座单线铁路上承式拱桥为例,分析桥梁结构、墩台刚度及股道数等因素对钢轨断缝的影响。结果表明:拱肋温差越大,钢轨断缝越大,断缝与拱肋温差近似呈线性关系;拱肋截面刚度越小、立柱墩刚度越大,钢轨断缝较大;断轨在桥上不同位置的钢轨断缝差别较大,在拱桥跨中附近断轨时,钢轨断缝达到最小;此外,小阻力扣件的铺设和桥上股道数均对断缝有不同程度的影响;采用公式法会低估钢轨断缝,建议采用梁轨相互作用法计算上承式拱桥上钢轨断缝。

构造破碎带大巷复修的支护理论与实践

太平煤矿南三运输大巷处于地质构造破碎带,通过实测分析,将巷道破坏划分为斜冒型、顶冒型、垮帮型、帮顶冒落型和高冒型五种类型。基于巷道破坏的机理分析,将两帮和顶板作为统一体,建立了自稳隐形拱理论,提出了复修支护的机理和原则,给出了确定支护参数和工艺的方法,通过实践证实是成功的。

复杂条件煤巷掘进顶板控制数值模拟及应用

为了解决刘庄煤矿大断面煤巷复合破碎顶板稳定性难于控制,制约快速掘进,影响安全施工和巷道维护这一重大工程问题,运用FLAC3D数值模拟分析,对巷道断面和支护进行优化设计,提出人造拱形断面及滞后迎头一段距离的弱化支护技术,实现了最高月掘进1 510m的好成绩,为煤巷快速掘进顶板控制提供了保障。

钢拱架应力反分析隧道初期支护力学性能的研究

适时分析软弱破碎围岩段衬砌结构的内力状态是隧道动态施工中的关键性问题之一,对判断隧道施工安全状态和评价支护结构稳定性具有重要意义。考虑钢拱架已作为软弱围岩段公路隧道初期支护的重要形式,现通过分析隧道施工现场钢拱架支护的自身特点和受力特性,建立含有钢拱架和喷射混凝土的隧道复合初期支护的地基曲梁力学模型。然后运用地基曲梁相关理论,通过现场监测的钢拱架应力推求出隧道复合初期支护内力解析式,从而迅速得到隧道支护结构的应力集中部位。最后,经由台阶法施工的隧道工程实例运用表明,基于实测钢拱架应力求解隧道初期支护内力的解析研究是分析软弱破碎围岩段隧道支护力学性能的一种新方式,并能及时有效地为隧道现场施工安全提供直观、可靠的力学依据和技术支持。