基于图像三维重建的隧道喷射混凝土回弹率测定方法研究

针对复杂隧道施工环境下如何快速、准确测量喷射混凝土回弹率的问题,基于机器视觉三维重建技术中的主要理论和算法,提出了一种新的隧道喷射混凝土回弹率测定方法。该方法通过坐标标记版和手持相机快速采集图像,基于运动恢复结构(SFM)算法、基于面片的密集匹配(PMVS)算法与三角剖分原则实现隧道实际开挖轮廓及初支内轮廓的三维曲面网格模型的建立;通过网格射线法,将隧道实际开挖轮廓与初支内轮廓三维网格模型进行空间差值求解,获得初支实际有效的喷射混凝土体积;最后,结合实际喷射混凝土总用量,完成喷射混凝土回弹量的测定,并以郑万高铁巴东隧道为依托进行现场试验与应用。结果表明:所提方法测得的喷射混凝土回弹率比传统现场称重法测试结果更为合理,准确性更高,说明该方法能够较好地实现喷射混凝土回弹率的测试;在现场应用中,结合喷射混凝土回弹率的测试结果提出的降低回弹率的施工质量控制建议,现场采用后施工良好,保证了隧道施工质量;该测定方法简便高效、成本低、不干扰施工,具有较好的工程应用价值。

低掺量高早强速凝剂在喷射混凝土中的实际应用

针对某工程初支喷射混凝土存在回弹率严重偏高、安全隐患大等问题,结合现场使用材料,在工区中心试验室开展了对比试验,优化速凝剂的配合比与制备工艺,调配出一种与工程现场使用材料相容性优异、掺量低、高早强的速凝剂(SJC-1)。结果表明:在SJC-1掺量较现场用速凝剂降低20%的情况下,喷射混凝土的回弹率可控制在10%以内,其3 h强度提高150%以上,6 h强度提高300%以上,初支喷射混凝土的支护功能得到有效发挥,安全风险大大降低;此外,在经济效益方面,通过对比发现,使用SJC-1可以有效降低工程造价,综合效益提升显著。

聚丙烯纤维对边坡支护用喷射混凝土性能的影响

为了克服喷射混凝土易开裂、脆性大等不足,通过掺入聚丙烯纤维以提升喷射混凝土的工作性能、抗压强度与抗渗性能,并结合粉煤灰、减水剂等掺量变化,探究聚丙烯纤维喷射混凝土的优化配合比方案。结果表明,经配合比优化处理后,聚丙烯纤维喷射混凝土的各项性能均能够满足边坡支护工程规范要求,其中粉煤灰掺量调整为胶凝材料质量配比的20%,掺加质量分数为0.8%的减水剂和1.0 kg/m^(3)聚丙烯纤维时,喷射混凝土的回弹率为7.6%,满足工程规范要求。

隧道喷射混凝土回弹控制要点研究

喷射混凝土是隧道支护体系的重要组成部分,湿喷混凝土具有施工灵活、粉尘少、强度增长快、黏结力强等特点。文中结合具体施工案例,分析影响混凝土回弹量的因素,并提出降低喷射混凝土回弹率的相关措施,以期降低隧道初支成本,提高支护施工效果。

喷浆支护过程回弹率敏感性模拟研究

以蓬莱金矿侯各庄巷道喷浆支护为模拟对象,基于喷浆接触参数,建立了PFC2D喷射模型。针对喷射距离、喷射速度、巷道锯齿数目、锯齿高度和角度进行模拟试验,通过分析不同参数下回弹率的变化特征,得出最佳喷射速度为10m/s,喷射距离为1.2m,此时回弹率最低为29.53%。回弹率随着锯齿角度减少,高度增加而逐渐增大。

新景矿湿式喷浆机优化改进研究与应用

新景矿长期以来采用JPS型喷浆机封闭岩石巷道,分析认为,该喷浆机存在工人劳动强度高、喷浆效果不理想、存在一定的安全隐患等问题,已不能满足矿井的生产需求。因此,对喷浆机臂架进行了改进,同时增设了智能化控制系统,可实现自动识别巷道轮廓和自动喷浆作业。新型ZSPB喷浆机在新景矿材料斜巷进行了工业性试验。应用表明,与JPS型喷浆机相比,新型喷浆机的顶部回弹率降低31%,一次喷射厚度提高7.4%,强度达到24.8 MPa,超过了C20混凝土的标准,工效提高20%以上,取得了理想的应用效果。

单线铁路大变形隧道喷射混凝土超耗分析

混凝土用量和成本在隧道工程量及造价中占有重要比重,是隧道工程成本管控的重点。现行适用于常规隧道的预算定额无法全面考虑高地应力大变形隧道的混凝土超耗。论文通过丽香铁路玉龙雪山隧道严重大变形典型区段的现场统计分析,得出喷射混凝土平均超耗率和喷射混凝土平均回弹率,以及单层、双层初期支护在喷射混凝土回弹率、混凝土回填率上的差异,所得结论对单线铁路高地应力大变形隧道的预算定额编制和施工成本管控有一定参考意义。

粗骨料吸水率对混凝土性能的影响研究

本文以实际工程C35立柱配合比为基础,研究了不同吸水率粗骨料对混凝土性能的影响。研究发现,混凝土坍落度及坍落扩展度随烘干骨料吸水率增加而减小,但不受饱和面干粗骨料吸水率的影响;饱和面干粗骨料配置的混凝土抗压强度和回弹强度随吸水率增加而减小,但回弹强度减小幅度小于抗压强度的减小幅度;当粗骨料吸水率不大于1.8%时,混凝土各项性能受吸水率影响较小,建议工程用粗骨料吸水率不大于1.8%。

电动闸阀关阀反弹的机理分析与结构改进

通过对电动闸阀运行在不同位置状态的受力情况分析,实现关阀反弹问题机理的分析,研究得出了关阀反弹问题的主要因素,并通过分解计算对闸阀反弹问题的主要原因进一步验证。明确了运动副间隙泄漏量不足以平衡阀杆动作引起的阀腔体积变化,使得阀腔介质压强发生变化,导致了反弹问题。并对反弹作用力进行了赋值计算,得出阀腔内介质压强变化引起的反弹扭矩占额定输出扭矩的比例可达59.3%。针对引起问题的主要因素进行结构改进设计,并对改进后结构的零件强度仿真校核,可解决电动闸阀关阀反弹问题。

湿喷混凝土可泵性、强度和回弹率的关键影响因素

为了更好地推广湿喷混凝土在矿山的应用,以提高湿喷混凝土的支护效果,基于大量室内实验及多年现场经验,对影响湿喷混凝土可泵性及强度、回弹率的关键因素开展了深入研究。详细阐述了水泥掺量、砂石原材料强度及粒级组成、微硅粉掺量、纤维类型及其掺量、速凝剂和减水剂类型及掺量,以及水灰比等因素对湿喷混凝土可泵性及强度的影响;分析了料浆水灰比、速凝剂掺量、喷枪与受喷面距离、喷枪与受喷面夹角等因素与湿喷混凝土回弹率的内在关系;根据板庙子金矿现场实践,回弹率一般为10%,湿喷混凝土28 d单轴抗压强度为36.2 MPa,抗弯拉强度为3.2 MPa,与干喷混凝土进行对比,各项技术经济指标明显占优,可见湿喷混凝土是喷射混凝土未来的发展趋势。

湿喷混凝土回弹率影响因素的研究进展

为了理清湿喷混凝土回弹率的主要控制因素,提高喷射支护技术的经济性,从混凝土原材料、配合比、施工工艺三个方面综述了各因素对回弹率的影响。从原材料角度,掺加掺合料、掺加纤维、提高掺合料细度、降低骨料最大粒径等措施均可降低混凝土在喷射传输过程中的分散性,降低回弹率;从配合比角度,增加胶凝材料用量、提高混凝土稠度、调整适宜的坍落度和凝结时间等措施均可提高喷射混凝土的粘附效率,降低回弹率;从施工工艺角度,适当提高一次喷射厚度、取直角作为喷射角、控制合理的工作风压等措施均可显著降低回弹率。目前研究多针对单一因素进行考察,忽略了各因素对回弹率的耦合作用。今后应进一步加强耦合作用相关理论研究,建立各因素间的内在联系,强化动态调控机制。

客运专线基床底层砾石土填料物理力学性质试验研究

对取自武汉—广州客运专线路基基床底层的砾石土填料开展颗粒分析、相对密度、多种击实、大型剪切/压缩/渗透等粗粒土特种土工试验。得到以下结论:(1)粗细颗粒含量适当的无黏性砾石土填料,较易形成密实骨架结构,从而获得优良力学性能,并表现出较好的可压实性;(2)良好级配的砾石土填料,对应规范要求孔隙率的压实系数偏低,采用压实系数作为控制指标更为严格、可靠;(3)运用构建的"模量折减率法"和"卸载回弹率法"分析发现,压实系数0.90和0.95分别对应骨架疏松和密实土体结构状态,并在强度、变形和渗透性能等方面差异明显。

PS6I矿用混合型湿喷机组的设计及性能分析

为解决现有干式喷浆机易堵管、粉尘大、回弹率高和抗压强度低等问题,设计了一种PS6I矿用混合型湿喷机组,其采用独立制浆机和抽浆泵的结构,易于精确掌控物料的配比并促成干料和湿料的均匀混合。同时干湿料的区分输送大幅降低了粉尘浓度和堵管概率,既改善作业环境,又有效地保证干湿料的连续传输,喷混凝土连续作业能力增强。现场分别收集干式喷浆机和PS6I矿用混合型湿式喷浆机作业的混凝土试块及回弹料,并测试各区域粉尘浓度,通过实验室单轴试验和理论计算对比分析两者的技术经济指标。结果表明,PS6I矿用混合型湿喷机组喷浆相比较干式喷浆机作业,回弹率降低10%,喷混凝土抗压强度提高22.4%,粉尘浓度降低46.1%。

纳米级掺合料和粗合成纤维对湿喷混凝土回弹率的影响

降低喷射混凝土回弹率可提高支护效率、降低地下空间的坍塌及岩爆风险。为分析纳米级掺合料、粗合成纤维对喷射混凝土回弹率的影响,基于湿喷工艺对比了纳米级掺合料与同掺量硅灰在改善湿喷混凝土回弹率方面的差异;比较了不同纳米级掺合料掺量、细度条件下各湿喷混凝土的回弹率区别;研究了粗合成纤维掺量、长径比、混杂方式等对回弹率的影响。结果表明:应用纳米级掺合料有助于降低湿喷混凝土的回弹率;与同掺量硅灰相比,纳米级掺合料湿喷混凝土的回弹率降低了17%～25%,且回弹率随纳米级掺合料掺量提高、细度增加而降低。粗合成纤维可降低湿喷混凝土的回弹率,但受材质影响较小,存在较低回弹率的最佳长径比和掺量,分别为38和10 kg/m^3。长径比76和长径比30的2种粗合成纤维混杂使用时,可进一步降低回弹率。

应用BP神经网络预测镍基合金薄壁筒胀形回弹率

采用BP神经网络方法建立了镍基合金薄壁筒胀形回弹率预测的神经网络模型。模型的输入参数包括胀形温度、胀形压力、摩擦系数、薄壁筒与模具间隙等,模型的输出为薄壁筒中心截面平均回弹率。与传统回归拟合公式相比,该模型具有容错性好、通用性强等优点。该模型可以预测镍基合金薄壁筒在不同胀形工艺参数匹配下的回弹率,也可以用于优化胀形工艺参数。

岩巷掘进快速湿式喷射混凝土支护技术

为在锚喷支护中实现快速喷射混凝土作业,采用理论分析和现场试验的方法,在邢台矿区井下采用岩巷湿式喷射混凝土技术的基础上,通过配套设备和工艺改进,实现了锚喷巷道快速湿式喷射混凝土作业,湿式喷射混凝土速度达30m/d,减少了锚喷巷道施工粉尘浓度,回弹率降低至12.15%,从而改善了作业环境、降低了材料消耗,每米巷道使用喷射混凝土材料1.33m3,且湿式喷射混凝土技术混凝土抗压强度提高了37%,为邢台矿区实现湿式喷射混凝土技术的推广应用提供了理论和实践经验。

土样回弹及再压缩变形特征的试验研究

通过固结回弹试验对土体的回弹变形规律进行研究,提出回弹比率的概念,更为清晰地反映出了回弹变形随卸荷比变化的发展过程:当卸荷比小于0.4时,土样卸荷产生的回弹量不到总回弹量的10%;而当卸荷比在0.9～1.0之间时,土样卸荷产生的回弹量占到总回弹量的40%～60%。将原有的卸荷比—回弹模量分析方法中的R-Ec与R-lgEc方法相结合应用,得出土体回弹变形发展的3个阶段,为回弹变形的计算提供参考,同时通过对卸荷比—回弹模量关系曲线进行拟合分析,可得到在任一卸荷比下土体的回弹模量。试验结果表明:土体回弹率与固结压力、卸荷比密切相关,反映了土体回弹变形的基本特征;在土样的再压缩过程中,再压缩变形大于回弹变形。结合模型试验实测结果,对土样的再压缩变形进行了研究。

隧道湿喷高性能喷射混凝土配合比试验研究

基于回弹率、强度和耐久性的要求,进行了胶凝材料用量、水胶比及砂率对喷射混凝土性能影响的试验研究。结果表明:水胶比影响着喷射混凝土的内聚力和黏附力,是影响回弹率的最主要因素;受工作性和施工工艺的影响,胶凝材料用量是影响喷射混凝土1 d和28 d抗压强度的主要因素;当胶凝材料用量为540 kg/m^(3)、水胶比为0.38、砂率为50%、硅灰掺量为15%时,可制备出回弹率为8.2%,28 d抗压强度为71.2 MPa,电通量为133 C,抗冻等级大于F300,28 d碳化深度为2 mm的高性能喷射混凝土。

基于复合胶凝材的喷射混凝土抗渗性能研究

喷射混凝土的抗渗性能与喷射混凝土的使用年限、承受水压力、喷射混凝土的龄期等因素密切相关。以喷射混凝土的渗水高度作为其抗渗性能的评价指标,通过室内试验研究了基于复合胶凝材的喷射混凝土渗水高度与加压时间、承受水压力、混凝土龄期的相关关系;并进一步研究了喷射混凝土回弹率、吸水率等,以及这些指标与抗渗性能的相关性。通过研究得到,掺加复合胶凝材对提高喷射混凝土的抗渗性能有显著作用;加压时间和水压力量值对渗水高度的影响很大,加压时间与渗水高度呈正比关系,水压力大小与渗水高度成近似正比关系;随着龄期的增加,渗水高度逐步减小,28 d龄期后渗水高度趋于稳定;单掺复合胶凝材的喷射混凝土吸水率低于掺加复合胶凝材和聚丙烯纤维的喷射混凝土,抗渗性更好一些;但是加入聚丙烯纤维后,与只掺加复合胶凝材的混凝土比较,其回弹率大大降低。

湿喷混凝土回弹率影响因素

为解决喷射混凝土回弹率过高的问题,根据碰撞能量守恒原理,对喷射混凝土回弹机理进行了分析,结合某隧道工程进行了具体的湿喷试验,针对湿喷角度、湿喷距离和速凝剂掺入质量分数三个影响因素对湿喷混凝土回弹率的影响进行了研究.结果表明:喷射混凝土施工中,应尽量保持喷射角大于70°,以获得良好的密实性和较低的回弹率;若喷射距离小,刚刚喷射的混凝土易被冲掉,喷射距离过大,混凝土又易脱落,喷射距离1 m左右时为最佳;速凝剂掺入质量分数过少时,混凝土凝结速度慢,易被冲掉,掺入质量分数过大,喷射面上的混凝土迅速凝结硬核,回弹率增加,掺入质量分数最佳为5%左右.