地下埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法研究

在总结对比水电站压力钢管设计规范85版和2001版有关埋藏式内加强月牙肋钢岔管设计方法的基础上,提出了一种埋藏式钢岔管的新的设计方法和原则。其设计步骤为:首先根据钢岔管与围岩联合承载原则,采用三维有限元计算方法确定钢岔管的体形、管壁厚度和肋板尺寸,然后对钢岔管按明管进行应力校核,同时对围岩承载比进行分析和复核。以某水电站为例进行的计算结果表明,该设计方法思路明确,计算精度高,在明显减小管壁厚度和肋板尺寸的前提下仍能确保岔管的安全。

输水压力管道钢衬-混凝土-围岩联合承载体分担率研究

结合镇安抽水蓄能电站输水压力管道工程实际,采用Hoek-Brown模型,通过FLAC3D模拟了不同类别围岩工况下压力管道水压法试验过程和内水压力作用过程。根据荷载和管道内壁、混凝土衬砌内壁的位移变化,得到围岩和围岩-混凝土衬砌组合结构的抗力系数,以及围岩、混凝土、钢衬3部分的荷载分担率。三维数值分析结果表明,围岩单位抗力系数与工程地质勘察获取的抗力系数相近,且大于采用Mohr-Coulomb模型的计算结果。围岩-混凝土组合结构的抗力系数大于围岩的抗力系数,且在环向分布上更为均匀。在钢衬-混凝土-围岩组合结构中,混凝土不仅起到传递荷载的作用,也具有明显的承载作用。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩的荷载分担率下降明显,Ⅳ~Ⅴ类围岩的分担率下降趋势减弱。混凝土衬砌的荷载分担率在Ⅱ~Ⅲ类围岩条件下明显增加,在Ⅳ~Ⅴ类围岩条件下,其增加趋势有所减缓。钢衬的荷载分担率随围岩类别变化相对较小,在Ⅲ~Ⅳ类围岩条件下,钢衬荷载分担率明显增加。

损伤比例系数对巷道围岩弹塑性解的影响

为更加准确地进行巷道围岩弹塑性分析,应考虑围岩的损伤特性,在所构建的理论模型中首次引入损伤比例系数,对深部巷道围岩的力学特征进行了详细分析,并通过具体算例探讨了损伤比例系数对围岩塑性区半径和位移的影响规律.研究结果表明:损伤比例系数对巷道围岩力学特征有着明显的影响,随着损伤比例系数的增大,巷道围岩塑性区半径和周边位移均会增大.因此,在进行巷道围岩力学特征分析时,应当适量考虑围岩损伤比例系数的作用,研究成果可为巷道围岩稳定性评估提供理论依据.

废石胶结充填体配比优化及与围岩合理匹配研究

为研究废石胶结充填体的孔隙特征和强度变化规律,对不同灰砂比和不同废石粒径比的废石胶结充填体进行了核磁共振和单轴压缩试验,基于能量释放与耗散原理,将室内废石胶结充填配比试验与贵州长田簸箕田1#矿实际开采情况相结合,分析废石胶结充填体与围岩的匹配程度。结果表明,充填体灰砂比大于1∶3时,充填体的孔径分布和孔隙度对废石粒径比不敏感,灰砂比小于1∶3时,充填体的孔径分布和孔隙度受废石粒径比作用显著;随着灰砂比的减小,充填体的单轴抗压强度呈先增大后减小的趋势,废石胶结充填体灰砂比为1∶2时,其单轴抗压强度达到最高值;在相同灰砂比的充填体中,废石粒径比3∶2为最优配比。基于上述试验结果,通过充填体损伤理论对充填体的变形能进行进一步分析计算,并结合贵州长田簸箕田1#矿围岩开挖实际情况,将试验中第9组废石胶结充填体(灰砂比为1∶3,废石粒径比为3∶2)应用到该矿最合理。

下向水平进路充填采矿法的研究与应用

针对矿体围岩不稳固的安全问题。基于提高矿石回收率、保障采场安全作业等采场要求,提出用下向水平进路充填采矿法取代原有的上向分层充填采矿法。通过充填材料配比试验,得出灰砂比1∶6,料浆质量分数为72%时,充填体14d单轴抗压强度达到4.28 MPa,可满足下向充填采矿的要求。现场实验证明,下向进路充填有效减小了顶板暴露面积,提高了回采工作的安全性与矿石回收率,取得了预期效果。