地下工程中喷层支护机理研究进展

喷射混凝土在岩土和采矿工程中的隧道、巷道及洞室支护中已经有很长时间的应用,它一般与锚杆一起使用,作为主动支护技术取得了突出的支护效果。对于喷层,其支护机理在不同的地质和工作条件下不尽相同,传统的支护理论将喷层作为一种受力承载结构,并强调喷层厚度的重要性。随着科技的进步,新型喷涂材料的出现,一些潜藏的支护作用逐渐凸显出来,例如喷层与岩面的粘结强度,渗入裂隙部分等。本文在总结喷层传统支护机理的基础上,结合新喷层材料的特殊性能,将其支护机理重新归纳总结为承载壳作用,胶结作用,及楔子作用。根据喷层材料及支护作用的不同,对喷层材料的性能测定要求也不一样。

隔热混凝土喷层支护积水在水利工程中的运用

以江西省某水利施工中巷道为例,探究新型隔热混凝土喷层支护技术应用的可行性和有效性。重点探析隔热材料页岩陶粒与玻化微珠的性状、隔热原理,基于上述材料分析,选定试验材料制作试验构件并通过大量反复试验,利用功效系数分析法分析试验数据并确定最佳混合比。在实际应用中,选用相应仪器测定回弹损失率、围岩压力、混凝土应力、围岩收敛等评价指标,均取得良好的实用效果。

锚喷支护洞室的弹塑性边界元——有限元耦合计算法

本文阐述了具有喷层支护的地下洞室在围岩压力作用下弹塑性边界元和有限元耦合法的计算原理,导出了计算公式,并编制了相应的计算机程序,对具有喷层支护的地下洞室进行了稳定性分析,将喷层考虑为有限元区域,用边界元法对围岩进行塑性分析,通过围岩与喷层接触面上的谐调条件建立了统一的积分方程组,利用“近似中点刚度法”对理想弹塑性岩体进行了增量迭代计算,从而求出围岩和喷层中的应力和位移。

轻骨料混杂纤维喷射混凝土静动态力学性能试验研究

以富水地层近距离下穿地铁隧道、小净距双向隧道以及深部富水围岩回采、动压巷道应用轻骨料喷射混凝土喷层支护的情况为背景。以喷射混凝土配合比为基准,将3种不同掺量的陶粒、聚丙烯纤维以及玄武岩纤维按正交试验的方法进行设计,配制出9组轻骨料混杂纤维喷射混凝土(Lightweight Aggregate Hybrid Fiber Shotcrete,LAHFS)进行抗压、抗拉及抗剪强度试验,并将不同陶粒掺量下的LAHFS试件干湿循环0、30、60、90次后进行一维SHPB冲击试验。研究表明:陶粒掺量是影响LAHFS抗压、抗拉及抗剪强度的主要因素,随陶粒掺量的增加,LAHFS力学性能均显著降低;随玄武岩、聚丙烯纤维掺量的增加,LAHFS力学性能整体上呈现先增加后降低的趋势;干湿循环作用对LAHFS动态压缩力学性能有增强的效果,随干湿循环次数的增加,LAHFS受冲击荷载作用塑性阶段屈服平台较为明显。本试验得到,陶粒取代石子的较优取代率为7%,聚丙烯、玄武岩纤维的较优体积率范围分别为0.05%~0.1%、0.1%~0.2%。

兴安煤矿深部高应力强膨胀型软岩巷道支护对策研究

随着矿井开采深度的增加,地质环境趋于复杂,使得深部软岩巷道支护十分困难,高应力强膨胀型软岩巷道的支护难度尤为突出。结合鹤岗矿务局兴安矿四水平新副井井筒与马头门工程实例,分析了深部中生代高应力强膨胀型软岩巷道的破坏特征,提出了锚网索喷+底角锚杆+柔层桁架耦合支护技术,分析了其在深部中生代高应力强膨胀型软岩巷道支护中的可适用性,并在工程中得到了验证。

改性脱硫石膏基混凝土支护结构模型试验研究

为了解决脱硫石膏大量堆置带来的环境污染问题,拟将改性脱硫石膏作为胶凝材料替代水泥应用于巷道喷层支护中。为了验证该类支护结构的可靠性,设计了不同加载条件下改性脱硫石膏基混凝土巷道喷层支护结构模型试验,对改性脱硫石膏基混凝土支护结构的力学特性进行了系统研究。试验结果表明:改性脱硫石膏基混凝土支护结构的整体承载力较大,替代水泥混凝土用于煤矿巷道支护是可行的;侧压是决定整个支护结构承载力大小的关键因素,随着侧压的逐渐增大,支护结构的整体承载力逐渐减小,且试件的破坏形式由拱部压剪破坏逐渐向腿部受拉破坏过渡。