极高地应力软岩隧道非对称变形机理及支护优化研究

针对极大断面公路隧道施工中出现的非对称大变形问题,考虑高地应力第一主应力与隧道轴线关系、层状软岩夹层与互层状态、掌子面软岩空间不对称、地下水等因素,基于对工程地质条件、围岩与支护结构失效及破坏特征的分析,结合岩样物理力学特性室内试验研究及地应力实测情况,探究了非对称大变形形成机理并提出针对性的支护结果优化方案。结果表明:高地应力层状软岩隧道围岩不对称变形是在岩层倾角α、最大水平主应力与隧道轴线夹角β和岩层夹角γ、围岩岩性和地下水综合作用下的大变形,围岩不对称部位由以上几种因素共同决定;当主应力σ1与隧道轴线既不垂直也不平行时,会产生挤压性偏压构造水平地应力,使隧道横断面侧向受力不对称,发生偏压性非对称大变形;通过改变锚杆的布设方式、提高超前注浆小导管的长度和刚度、喷射临时封闭、在防水板与喷射砼间增加高密度橡塑海绵板缓冲层等措施,可以有效的减少变形量,防止围岩因开挖扰动而松动和坍塌。

回采巷道非对称变形特征及控制研究

为了解决深部软岩巷道非对称变形的问题,文章基于数值模拟分析了不同水平应力角下围岩的受力特征,得出水平应力方向角越大,围岩受到水平应力越大的结论。以水平应力角30°为例,顶板、底板、两帮最大水平受力分别为19.76MPa、21.56MPa、2.79MPa。结合数值模拟结论和实际工程经验,在支护原则指导下,确定了通过关键部位加强支护的一次支护和二次支护方案,有效控制了围岩的水平受力,缓解了巷道非对称受力引起的非对称变形的问题,确保了巷道围岩的稳定性。

基于FLAC^(3D)的软岩穿层巷道非对称变形规律研究

为深入研究软岩层穿层巷道非对称变形规律,解决软岩层穿层巷道支护难题,采用FLAC^(3D)对五阳煤矿76.2号区段2号总回风巷巷道变形进行研究,发现不同岩性穿层巷道非对称变形规律有明显的不同,其中在以泥岩和砂质泥岩为主的穿层巷道中围岩变形较严重,且呈现出明显的非对称变形,而在以砂质泥岩和细粒石英砂岩为主的穿层巷道中围岩的非对称变形明显轻微。在此基础上,提出2种针对性支护方案,并对进行数值模拟研究,分析支护效果,为软岩层穿层巷道支护施工提供依据。

华胜煤矿房柱群下巷道非对称变形破坏机理及控制技术

在近距离煤层开采中,下煤层巷道的稳定性对于整个矿井的安全生产至关重要。因此,本文以兼并重组矿井华胜煤矿为工程案例,基于上煤层巷道房柱群采空区底板应力分布规律,研究了下煤层巷道的变形破坏机理及控制技术。首先,详细分析了华胜煤矿下煤层巷道的地质概况、围岩力学参数和原有支护方案,并基于现场钻孔窥视结果得到了下煤层巷道顶板房柱的具体位置,分析了下煤层巷道的非对称变形机理。然后,运用半无限平面理论计算得到了上煤层巷道房柱群采空区底板的应力分布规律。结果表明,上煤层中房柱群的不对称分布导致下煤层巷道顶板应力分布不均匀,从而引发了下煤层巷道的非对称变形,且越靠近上煤层房柱群中的煤柱,变形越大。基于此,进一步通过数值分析和现场应用对下煤层巷道位置及支护方案进行了优化和验证。华胜煤矿下煤层巷道在优化后的巷道位置及支护方案控制下整体并未出现非对称大变形。本研究结果对类似工程地质条件的下煤层巷道支护方案设计具有指导意义。

河津五星煤业围岩不对称变形机理及支护研究

为了解决河津五星煤业回风大巷冒顶现象,从机理上分析了围岩不对称变形的原因,针对性地利用U25型钢配合注浆加固的工艺,提高围岩的完整性和支护结构的稳定性。整合接触下,巷道顶板下沉量和两帮收敛量均得到有效控制,巷道处于稳定状态。

深部倾斜岩层巷道非对称变形机制及控制对策

针对深部倾斜岩层巷道围岩在开挖支护后所表现出的非对称变形破坏现象,对其变形破坏机制及耦合控制对策进行了数值模拟与工程应用研究。研究结果表明,深部倾斜岩层巷道断面与岩层倾斜方向的钝角部位是产生非对称变形破坏的关键部位;非对称变形破坏的机制主要表现为受岩体结构的非对称性影响而产生的层间剪切滑移变形机制及高应力扩容变形机制等差异性变形机制。基于上述研究,提出非对称耦合控制对策,即在锚网索耦合支护的基础上,利用锚索、底角锚杆等对产生差异性变形破坏的关键部位进行加强支护,从而达到控制巷道非对称变形的目的。数值模拟与工程应用结果表明,采用非对称耦合支护形式,可以有效地消除巷道围岩关键部位产生的差异性变形,巷道围岩稳定性大大提高。

深部动压巷道非对称变形力学机制及控制对策

为解决深部动压巷道支护的技术难题,以鹤煤九矿东总回风巷为研究背景,针对东总回风巷非对称变形量大且难支护的问题,采用现场调研、工程地质分析、物理相似模拟和现场试验相结合的方法,对巷道变形破坏机理和控制对策进行了研究。研究结果表明:巷道变形破坏受围岩岩性、构造应力、采动应力、重力、地质构造等多种因素影响,其变形力学机制确定为IABIIABDIIIABC型;采动应力造成巷道围岩应力场的大小和方向发生了改变,是巷道产生非对称变形的主要因素。通过选取针对性的控制对策将复合型变形力学机制转化为单一型,提出了"锚网索喷+底角锚杆+全断面注浆+反底拱"非对称耦合控制对策,并在现场进行了应用。相似模拟和现场监测结果显示:该控制对策有效控制了围岩非对称变形,现场应用效果良好。

孔庄矿深部软岩巷道非对称变形数值模拟与控制对策研究

煤矿开采进入深部后,地质力学环境远比浅部复杂,由此引起的非线性力学现象日益严重,给深部支护与开采带来很大难度。孔庄矿-785m水平轨道大巷地应力水平和围岩黏土矿物含量较高,并受上部采空区影响,呈现明显的非对称变形特征。在对孔庄矿进行工程地质调查与分析的基础上,结合室内岩石力学实验,运用三维数值模拟方法,研究巷道非对称变形时周围岩体的位移场分布规律,分析巷道推进到上部工作面下方时应力分布规律。数值分析结果表明,孔庄矿-785m水平轨道大巷非对称变形主要受其上部采空区煤柱的集中压力控制,黏土矿物遇水膨胀、岩层结构及高地应力作用进一步恶化巷道围岩结构。该研究可为孔庄矿深部巷道非对称变形控制对策提供初步的理论依据。

地球非对称变形的最新观测证据

根据 2 0 0 1年 3月IERS公布的全球近 6 0 0个GPS站、SLR站及VLBI站的站坐标、速度及它们的误差估计 ,研究了地球的现今非对称变形 .结果表明 ,以赤道为界 ,北半球目前仍处于挤压变形中 ,而南半球则处于扩张变形中 .若以 90°E和 90°W经线为界 ,则以 180°经线为中心线的太平洋半球处于挤压变形中 ,而以 0°经线为中心线的大西洋半球 ,则处于拉张变形中 .这种变形再次证明地球处于双重非对称变形之中 ,而且 ,如果以 6 36 6 74 0 .0m作为理想地球平均曲率半径 ,根据空间大地测量结果算得的体积变化率达到 0 .6 6 5× 10 1 2

采空区下回采巷道非对称变形研究

针对采空区下回采巷道变形破坏严重难以支护且具有明显非对称特征的现象,运用理论分析和数值模拟等方法,结合具体的工程实践,建立了区段煤柱力学模型,研究了煤柱支承压力作用下底板岩层应力分布规律,分析了10-1051巷道非对称受力和变形破坏特征,并对巷道支护结构进行了优化,有效控制了巷道的变形,为采空区下非对称变形巷道的支护提供了理论指导,对非对称变形巷道围岩控制具有重要的现实和理论指导意义。

高地应力深埋层状围岩隧道非对称变形受力机制研究

为深入研究高地应力层状围岩中隧道和支护结构的非对称变形受力特性和机制,以绵茂公路篮家岩隧道为工程背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究不同层理角度和地应力方向下隧道变形、钢拱架应力以及二次衬砌弯矩和轴力的变化规律。结果表明:1)层状围岩中隧道结构受力的最不利位置常出现在层理面法向方向; 2)隧道的非对称变形机制在于地应力对层理面产生的法向挤压作用和切向滑移作用,当层理面角度缓倾时,隧道拱顶和拱底承受较大挤出变形,当层理面角度陡倾时,地应力方向与层理面夹角越小,隧道衬砌在主应力作用位置产生的滑移变形越大。最后,根据层状围岩隧道变形和衬砌受力特征,提出合理的支护优化措施。

大磨岭煤矿滑动破碎围岩巷道非对称变形特征及控制对策研究

根据神火集团大磨岭煤矿-426m水平西回风大巷的支护现状及滑动构造特殊地质条件,采用现场巷道变形观测及钻孔窥视效果分析总结出巷道围岩非对称变形特征及其影响因素。结果表明,巷道围岩松动圈发育随巷道暴露时间的增加而增大,受层面滑动等影响同断面内松动圈发育呈不对称分布。基于上述研究提出了"长锚杆顶锚索不对称联合支护技术",利用3m长锚杆控制浅部围岩强度,调整锚杆间排距、锚索以及高强底脚锚杆对产生层间滑移变形等关键部位进行加强支护。

SP侧压过程中不对称变形条件的测量及对板形的影响

文章针对热轧过程中影响SP(sizing press)侧压调宽后板坯形状的不对称变形条件,设计了一套在线测量装置,并对SP侧压生产中的实际变形条件进行了测量,根据测量结果,采用数值模拟研究了SP侧压调宽过程中各种不对称变形条件对板坯形状的影响。测量及研究结果表明,板坯两侧存在温度差,工作侧温度比传动侧温度高40℃左右;在侧压方向,传动侧模块比工作侧模块超前约0.03s,在同步方向,传动侧模块比工作侧模块超前约0.04s,在垂直方向两模块都存在位移;上述板坯两侧的温度差、以及模块运动在侧压方向和同步方向的不同步,对板坯形状的影响不大;导致板坯尾部在SP侧压后出现翘曲的主要因素,是垂直方向上的不对称变形条件所致;而导致侧弯的主要原因,则是由于板坯进入SP之前的对中不良,当板坯中心线偏向工作侧10 mm以上时,板坯经过SP侧压后明显朝工作侧弯曲。

超弹性材料在轴对称变形条件下的性能研究

近20年来超弹性合金在机械和电子行业得到了广泛应用,但关于其性能的研究工作主要集中在丝材单向加载条件下,而对于复杂加载情况则涉及较少。本文研究了超弹性合金在轴对称加载条件下的行为,并分析了其变形特征和恢复特性。

单幅对称变形相位图分离二维变形分量的相移电子散斑干涉技术

提出了利用相移电子散斑干涉测量物体二维变形分量的方法.单光束照明的传统电子散斑干涉技术,测量得到的是一幅物体变形的混合相位场.当物体具有对称变形时,可由这一幅相位图求得二维变形分量.方法是将该相位图镜像翻转得到第二幅相位图,通过二幅相位图的叠加、复位和分离运算,获得物体的二维变形场的分量值.利用三点加载的简支梁进行了实验,给出了实验结果,并与对称光照明实验结果进行了对比,验证了该方法的正确性.

非对称变形模式下薄壁组合结构耐撞性研究

基于单一薄壁金属结构具有稳定的、可控的塑性变形吸能优点及存在碰撞界面力过载缺点的现状，本文提出承载能力更高、界面力更加稳定的组合结构的设计理念，并对单层薄壁结构及双层薄壁组合结构进行有限元建模，利用非线性显示动态有限元软件LS-DYNA对其耐撞性进行分析。研究表明：在非对称变形模式下，薄壁组合结构耐撞性特性优于单层结构；对组合结构加工V型诱导槽后，其缓冲特性有较大提高，能进一步有效地控制吸能过程中的过载情况。

倾斜煤层软岩巷道非对称变形机理分析

倾斜煤层软岩巷道由于围岩破碎和受倾角的影响,地应力比较复杂,其围岩稳定性控制比较困难,利用三维非线性差分程序进行数值计算,并与现场监测结果相互验证,分析得出倾斜煤层软岩巷道破碎围岩非对称变形规律及其形成机理。实施锚(索)网联合支护,利用锚索将破碎岩体与深处稳定岩体承接起来与锚杆共同作用,形成"压缩拱",充分发挥锚网—围岩整体力学效应,控制非对称破坏和变形,提高岩体稳定性。

赵固二矿回采巷道非对称变形数值模拟分析

针对赵固二矿11071工作面运输巷非对称变形的问题,首先推导出研究区域主应力场偏转的数值模拟边界加载条件表达式,并以此为前提采用数值模拟方法对该巷道围岩区域主应力场偏转不同角度时的塑性区形态进行了分析。结果表明,赵固二矿11071工作面运输巷非对称变形与区域主应力场的偏转有关,区域主应力场偏转角度的不同影响巷道围岩出现不同的变形特征,当巷道围岩区域主应力场偏转角度在45°~60°之间时,该巷道出现两帮收敛量与顶底板移近量接近、煤柱侧顶板下沉严重、煤壁侧底板底鼓量较大的非对称变形特征。

烧结材料轴对称变形滑移线法

根据简化的烧结材料屈服条件和Ｈａａｒ－ｖｏｎＫａｒｍａｎ完全塑性准则，提出了烧结材料轴对称变形的滑移线法，导出了滑移线方程和应力特征方程，并给出了特征方程的数值解。应用文中的滑移线方法分析了烧结铜圆柱体闭式镦粗变形，并与实验结果进行了比较。

一般夹层旋转壳在轴对称变形下的大挠度方程

应用最小势能原理建立了具有不同质不等厚薄表层和软夹心的一般夹层旋转壳在轴对称变形下的非线性理论,得到了一组相对简单的夹层壳大挠度方程和边界条件。在分析壳体的变形时,将表层视作薄膜,假设夹心沿厚度方向不可压缩且只能承受横向剪应力,参考面的法线在变形时保持为直线。为便于实际应用,给出几种特殊壳体情况下的大挠度方程。