含聚合物防水膜的隧道衬砌界面剪切-滑移力学特性试验研究

为研究隧道衬砌结构中密贴型防水层界面的力学特性,根据隧道喷膜防水衬砌结构的特点,采用粘结强度试验和压剪试验探讨聚合物防水膜复合试件的界面剪切-滑移力学行为和特性。通过粘结强度试验绘制3种类型防水膜的拉伸应力-位移曲线,通过压剪试验绘制界面剪切应力-位移曲线,基于试验结果曲线计算得到防水层的界面参数,包括剪切强度、残余剪切强度、剪切模量、剪切滑移能量和剪切失效位移,并讨论防水材料性能和法向压应力对这些参数的影响。结果表明,防水层界面的剪切-滑移特性主要受防水材料特性和法向压应力的影响,防水材料特性对界面剪切强度和剪切模量的影响较大,而残余剪切强度、剪切滑移能量和剪切失效位移则受到法向压应力的影响更多。

基于剪切破坏滑移法的边界元反分析研究

本文以关山隧道为工程背景，采用平面应变边界元BMP90反分析程序，将围岩简化戍连续均质、各向同性的线弹性介质，将锚喷支护所提供的支护抗力视为边界元上的分布力，根据净空收敛值和拱顶下沉值反推等效弹性模量和侧压力系数，为以后的类似工程提供了参考。

预制柱水平缝滑移破坏机理研究

应用中国规范及日本规范水平缝抗剪承载能力计算公式计算了六种常用截面、四种剪跨比、四种轴压比共96组截面的预制柱的承载能力,并对中日规范进行分析总结,提出改进的水平缝抗剪承载能力的计算公式;通过ABAQUS软件进行数值模拟,对改进的公式进行验证。结果表明:在小轴压比下,例如0.1时,预制柱会发生水平缝的剪切滑移破坏;中国规范关于水平缝的抗剪承载能力公式表明滑移破坏不可能发生,与实际结果有较大差异,其准确性有待进一步研究;文提出的改进的水平缝的抗剪承载能力公式与数值结果吻合较好,准确合理。

掌子面前支撑压力带岩层变形破坏机制研究

利用岩石滑移破坏强度理论,研究地下开采时掌子面前方岩体中的应力和应变状态,分析引起支撑压力区岩体体积变化的主要因素,并通过对体积变形状态及变形结果的分析,得到深部围岩区域破裂现象的发生条件。结果显示,深部岩体工程中掌子面前支撑压力区域体积变化的主要原因是最大支撑压力区域在各向不均匀压缩的条件下产生的"分层剥离",该机制可解释分区破裂化现象。同时,根据浅部与深部岩体工程的不同特征现象,给出以单轴抗压强度表示的界定浅部与深部工程的解析表达式,并认为对于较薄的岩层,普朗特解是一种很好的近似。

桥梁抗震挡块的研究进展探讨

桥梁挡块作为桥梁重要的横向限位装置,在地震作用下可以约束主梁位移,避免落梁震害发生,但现有抗震挡块设计规定存在一些不足,影响其理想作用的发挥。对常见的三种破坏形式的混凝土挡块和耗能型钢挡块进行破坏机理和力学性能模型分析后发现,挡块设计应有可靠的屈服强度和耗能机制,以减小主梁的横向位移和墩台的地震响应。相比传统的混凝土挡块,滑移剪切破坏形式的混凝土挡块以及耗能型钢挡块在抗震设计中的强度和耗能机制更可控,更适合在实际工程中推广应用。针对这些挡块的构造形式和承载能力,值得开展进一步深入研究。

大凉山1号软岩隧道变形控制方案设计

以四川省大凉山1号平导洞隧道工程为背景,针对软岩的流变性造成隧道结构不稳定、变形量大的问题,设计隧道初支护系统。通过对喷射混凝土、锚杆、H型钢拱架提供的支护抗力和围岩自承力进行计算,利用剪切滑移破坏法对喷射混凝土强度及厚度、钢筋网型号及间距、锚杆型号及间距、H型钢拱架型号及间距进行计算与选型。在满足预留变形量小于5 cm的条件下,选用型号尺寸相对较小的支护材料,对于该工程中完整性较差的V级围岩采用C25强度混凝土、HW150工字钢和φ22药卷锚杆。其他支撑能力较好的围岩中分别采用型号和强度较小的支护材料,在保障施工安全的同时节约隧道中的空间成本以及施工成本。使用有限元软件ABAQUS对隧道围岩支护结构进行仿真分析,仿真结果表明,应力与位移场仿真结果与计算结果相比差异较小,证明理论计算准确性高,为建立软弱围岩大变形下的科学支护理论提供了思路。

基于钢筋砼支柱的内错瓦斯尾巷底臌控制机制

为解决高瓦斯综放工作面内错瓦斯尾巷强烈底臌问题,采用现场实测、理论分析及相似模拟的方法揭示了底臌机制,并据此提出针对性的控制方法。结果表明:在支承压力作用下,底板两侧煤体发生剪切破坏,导致底板被切割为三角区,并在下侧塑性区挤压下抬升形成整体"一"字形底臌;受采动应力的强烈影响,两帮松动圈不断扩大,巷道有效跨度增加,巷帮下底板相继出现新的剪切滑移面,使更多底板煤体参与底臌,导致底臌量不断攀升。基于内错瓦斯尾巷底臌机理及其对支护方面的特殊要求,研发了新型大底座钢筋砼支柱,通过其"控底-助帮"作用实现底臌控制。即沿尾巷轴线布置一排钢筋砼支柱,将顶板荷载传递致底板中央以对其施加反向约束,继而减轻两帮载荷,抑制巷帮松动圈范围扩大,最终实现底臌控制。该控制方法应用于阳煤集团二矿80704综放工作面内错尾巷,成功维护了底板稳定。

急斜煤层残留高阶段煤柱动力失稳机理研究

针对乌东煤矿急斜特厚煤层综放工作面覆层残留高阶段煤柱动力失稳问题,采用变形失稳理论构建了覆层残留高阶段煤柱动力失稳力学模型,运用数值模拟分析了上覆高阶段残留高阶段煤柱动态失稳过程及应力演化规律,揭示了覆层残留高阶段煤柱动力失稳机理,提出了覆层残留高阶段煤柱诱发失稳防治措施,开展了基于微震监测的动力失稳防治效果评估。结果表明:急斜特厚煤层综放工作面推近及推过高阶段煤柱过程中形成的应力持续性高度集中是诱发动力失稳产生的力源;工作面前方的应力增高区与煤柱形成的应力集中区产生叠加效应,应力集中系数最高达到3.7倍;将距高阶段煤柱不同位置时工作面前方支承压力峰值划分为3个区域(平稳区、过渡区、叠加区),确定高阶段煤柱诱发动力失稳危险区在煤柱前方0~60 m。动力失稳防治实践表明:采取煤岩注水、卸压爆破耦合致裂措施对上覆残留高阶段煤柱解危,利用微震监测系统完成解危效果评估,保障工作面安全通过了上覆残留高阶段煤柱的危险区域。

钢筋混凝土挡块抗震性能及改进试验

为提高桥梁横向挡块的抗震能力,针对挡块斜截面脆性剪断破坏的震害现象,提出了"限制破坏范围"和"提高塑性变形能力"2个抗震性能目标;采用拟静力试验研究了剪切钢筋与水平拉筋的相对数量关系,以及剪切钢筋布置方式、施工缝、加载位置等对挡块性能的影响;通过回归分析拟合了挡块的滑移强度,并提出了使挡块发生滑移破坏所需满足的配筋和构造细节。研究结果表明:挡块的破坏形态分为斜截面剪切、连接面剪切、连接面滑移3种;当发生连接面滑移破坏时,挡块及盖梁本身完好无损,两者仅在连接面上产生大位移相对滑动,挡块塑性变形能力最大,且便于震害修复;挡块的滑移强度与其剪切钢筋参数之间呈近似线性关系,利于工程设计计算。