锚杆锚固区承载层范围影响因素研究

针对锚杆支护中锚固区承载层范围与其影响因素之间的关系问题,采用理论分析与数值模拟开展了相关研究。首先,采用理论分析明确了锚杆锚固区承载层厚度b与锚固承载层边界的支护强度P ib呈正比关系,即锚固承载层越厚巷道围岩越稳定;其次,采用FLAC^(3D)数值模拟软件分析了预紧力分别为50、100、150、200 kN,锚杆间距分别为0.8、1.0、1.2、1.5 m时锚固区承载层厚度和体积的变化规律。研究结果表明,随着锚杆预紧力的增加、锚杆间距的减小,锚固区承载层的厚度和体积也随着增大;锚杆预紧力与锚固区体积呈指数关系;锚杆间距存在临界值,当间距大于该临界值时锚固区体积急剧下降。研究成果可为锚杆支护参数设计及工程技术开发提供理论依据与参考。

基于多级锚固承载层的软岩巷道支护技术研究

针对软岩巷道在传统支护条件下,围岩变形大且较难控制的问题,以红庆梁煤矿软岩巷道为例,根据巷道支护现状,提出了一种基于多级锚固承载层的软岩巷道支护技术,建立了锚固-围岩耦合作用力学模型,分析了支护参数对巷道围岩应力和变形的影响。利用FLAC3D对比分析了优化前后巷道围岩的稳定性。结果表明:采用多级锚固承载层支护方案后,顶板垂直位移明显下降,最大值由22.9 mm降为13.3 mm,两帮水平位移由15.4 mm下降为8.1 mm,塑性区域明显缩减。

巷道围岩再造承载层机理及数值模拟

在分析大变形巷道基本支护系统基础上,依据应力转移与强抗承载的围岩稳定思想,提出了巷道围岩再造承载层机理,建立了巷道围岩再造承载层稳定性力学模型,分析了巷道围岩再造承载层的稳定因素,最后进行了数值模拟。结果表明:巷道基本支护系统的承载能力与作用范围有限,基本支护系统作用下巷道浅部围岩呈"O"形整体收敛,弹塑性界面离层明显;而巷道两帮再造承载层与基本支护系统形成"Ω"形承载结构体,整体承载能力加强,顶板应力由底板深部转移改变为向两帮外伸移动,两帮围岩移动由巷道内收敛改变为向巷道底角外扩散,巷道围岩稳定性提高;巷道围岩再造承载层位置越高、长度越大,围岩越稳定;无支护巷道两帮垂直应力集中区明显,支护后巷道两帮垂直应力集中区得到弱化,浅部围岩形成"Ω"承载拱形体,两帮与顶板位移变化量较小,底鼓量为无支护巷道的84.65%,应进一步做好底鼓控制,围岩整体收敛变形较小,支护效果明显。

小煤矿破坏区关键承载层的构建机理与应用

矿井井田开采范围被小煤矿破坏的现象普遍存在,为避免煤炭资源的浪费,提出以构建关键承载层为基础的小煤矿破坏区先充填后复采的处理方法。建立了破坏区顶板垮冒冲击关键承载层的力学模型,研究了破坏区关键承载层厚度的确定方法、充填材料的选择及分层充填技术。结果表明:平朔井工二矿复采面关键承载层厚度达到5 m能保障顶板和煤壁的稳定性;用无机材料对破坏区进行分层充填形成强度不同的截割层和关键承载层,使其达到正常煤层的回采要求并降低了成本。研究结果对类似条件下的煤层开采有理论价值和实际指导意义。

胶结充填体顶板承载层厚度的尖点突变模型及其应用

下向水平分层胶结充填采矿中,通常采用高灰砂比的胶结充填体作为承载层,承载层厚度对保障采矿作业安全、降低生产成本具有重要意义。目前,承载层一般采用简化的梁、板模型计算其厚度,计算结果与工程实际存在较大差异。为此,结合某矿山实际,建立了回采进路断面尺寸为5 m×4 m的计算模型。通过数值模拟得到不同承载层厚度的顶板中点位移值,由此构建了顶板位移尖点突变模型。结果表明,承载层厚度小于1.2 m时,进路顶板两侧拐角处形成连续塑性区;承载层厚度为1.0~1.2 m时,位移突变特征值由正值向负值发生跃变。考虑矿山工程实际的安全性,最终推荐承载层厚度为1.5 m,工程实践表明,此承载层厚度可以满足该回采断面下的安全要求。

大松动圈下锚固承载层支护效应的弹塑性解

对于大松动圈围岩巷道,锚杆和围岩共同作用在松动圈内部形成了"锚固承载层"。为研究大松动圈下"锚固承载层"对巷道围岩应力分布的影响,通过理论推导和实例分析,认为"锚固承载层"在极限平衡状态下对塑性区提供的支护强度pid由锚杆支护强度pi和锚固承载结构强度两部分组成,根据支护强度pi和锚固层厚度b的关系提出了"锚固界限厚度"概念。对于松动圈外的围岩,将巷道周边的应力分布进行了重新计算并与传统的FinnerKastner解进行了比较。研究表明:承载结构在巷道稳定性控制中占据主导作用,支护强度和承载结构协调作用更有利于巷道维护,修正Finner-Kastner解可为深部巷道围岩支护机理研究以及巷道支护参数设计提供理论依据。

锚固承载层作用下巷道围岩稳定性分析

针对现有巷道围岩稳定性控制方法是将锚杆支护阻力均匀作用于巷道表面,较少考虑锚杆与围岩耦合形成的锚固承载层的等效支护力问题,通过分析围岩力学模型得出锚固承载层等效支护力的解析表达式及巷道围岩在锚固承载层作用下的弹性区与塑性区应力、塑性区半径和巷道围岩表面位移的解析表达式。算例分析结果表明:①锚杆长度增加时,锚固承载层厚度随之增大;锚杆长度一定时,随着锚杆排距的增加,锚固承载层厚度减小;锚固承载层等效支护力随着锚固承载层厚度的增大而增大。②在塑性区中,相对于不考虑锚固承载层的Fenner解,考虑锚固承载层的本文解下的围岩切向应力较大,应力峰值位置更接近巷道中心位置;在弹性区中,相对于Fenner解,本文解下的围岩切向应力较小,径向应力较大。③随着锚固承载层等效支护力的增大,塑性区半径呈下降趋势;随着锚固承载层等效支护力的增大,Fenner解与本文解下的巷道围岩表面位移减小,且Fenner解下的位移变化量比本文解下的大。利用Flac3D软件对锚固承载层作用下的巷道围岩应力、塑性区半径和巷道表面位移进行数值模拟,数值模拟结果与算例分析结果基本一致,锚固承载层作用下巷道围岩稳定性更为可靠。

锚杆支护主动承载层构建及其影响参数分析

为分析不同锚杆支护参数对主动承载层构建的影响,以片麻岩水工隧洞地质条件为基础,分析主动承载层承载机理,采用FLAC3D分析不同锚杆间距、排拒以及预紧力对主动承载层构建的影响,提出承载系数量化主动承载层的承载能力并对承载系数进行划分。结果表明,当锚杆支护参数较小时,无法构建主动承载层,不同的锚杆支护参数能够构建不同承载系数的主动承载层。

尝试建造刚性承载层整治路基下沉病害

铁路路基下沉是一种常见的病害,它影响轨道的稳定,破坏轨道的几何形位,严重的威胁行车安全,工务部门在整治这类病害的过程中积累了丰富的经验。常用的方法是及时补充石碴,起道整修,填补炉灰、修坡脚挡土墙、开挖排水沟、载水沟等等。但是,上述办法对有些地段却是适得其反,不但不能控制病害的发展,而且病害却越来越严重,成为久治不愈的顽症。例如,沈局管内浑白线K199+815m～880m处高路堤地段,在运管15年中填补炉灰3000m^3、补充石碴500m^3、修坡脚挡土墙305m^3,但没有收到效果。1990年在该地段起道维修50多次,左侧下沉量仍然达400多毫米、右侧达100多毫米。在当前运量、轴重、速度不断增长的情况下,保证行车安全是当务之急。

山体煤层回采巷道承载层概念的提出和应用验证

我国西南地区,山体赋存煤层埋藏深度和基岩厚度变化大、冲积层薄。煤层巷道稳定性受山体赋存特征影响大,是目前亟需研究解决的重大课题。在分析总结前人研究成果的基础上,运用理论分析、数值模拟和现场实测等方法,对山体赋存煤层回采巷道进行了分析研究,提出了山体赋存煤层回采巷道承载层的概念,分析研究了承载层存在的条件、稳定性影响因素以及承载层在工程实践中的效果验证。

巷道围岩承载层演化机理及特性分析

牛山煤矿二采区胶带大巷掘进期间受高应力影响,巷道围岩出现严重破碎现象,导致巷道掘进效率低、支护难度大,对此,牛山煤矿通过技术研究,采用理论分析及数值模拟的方法对巷道深部围岩承载结构、演化机理、演化特性进行分析研究,合理得出破坏区围岩应力场、位移场分布及塑性破坏区范围。研究结果表明:围岩的残余强度与围岩承载层厚度成反比例关系,即残余强度越大,承载层厚度越小;承载层厚度与围岩位移量成正比例关系。

上部结构质量偏心和刚度偏心对隔震层支座承载性能影响研究

在地震作用下上部结构质量偏心和刚度偏心会使结构产生扭转运动,进而对隔震层支座承载性能产生影响,隔震层支座的承载性能对于结构的安全和使用至关重要。所以,以7层钢筋混凝土框架结构为研究对象,基于有限元分析软件ETABS,研究了上部结构质量偏心和刚度偏心对隔震层支座承载性能的影响。通过对7组不同质量偏心率和7组不同刚度偏心率进行研究对比,得到了隔震层支座承载性能(水平位移、竖向压缩位移、短期极大面压和短期极小面压)的变化规律。结果表明:①对于支座水平位移,随着质量偏心率或刚度偏心率的增大,支座水平位移逐渐增大。支座群的最大位移点为结构质量偏心一侧的边支座,最小位移点为结构远离质量偏心一侧的边支座。质量偏心与刚度偏心对支座水平位移影响都较大。②对于支座群竖向压缩位移、短期极大面压,随着质量偏心率的增大,其从左往右先减小后增大。刚度偏心率的影响很小,最大、最小竖向压缩位移和短期极大面压均出现在4个角支座。③对于支座短期极小面压,随着质量偏心率的增大,支座群整体趋势从左到右先减小后增大再减小。刚度偏心对支座的短期极小面压影响不大。

斜顶软煤回采巷道围岩再造承载层控制机理研究

基于对倾斜煤层回采巷道断面形状、布置方式及失稳机制分析,进行了斜顶巷道基本支护力学计算,建立了斜顶巷道围岩再造承载层力学模型,确定了斜顶巷道再造承载层围岩稳定性影响因素,提出了斜顶巷道围岩再造承载层控制原则与控制技术,最后进行了数值模拟与现场试验。结果表明:倾斜煤层沿顶回采巷道顶煤体积减小,岩层顶板裸露,表层压力减小,但拱脚局部压力增大与松软煤体承载力降低易导致围岩失稳;斜顶巷道失稳分为两帮挤压流动失稳和顶板压缩错动失稳2种形式,两帮再造承载层位置越高、深度越长及顶板倾角越大,巷道围岩越稳定;斜顶巷道围岩再造承载层控制原则为基本支护控制浅部围岩、特殊锚杆锚固软弱煤体与再造承载层体强化的三体协同,采用设计三体协同支护方案后,顶板及两帮变形量受控,支护效果显著。

PEO陶瓷层对铝基体上DLC薄膜承载特性的影响

重载作用下,类金刚石（DLC）薄膜直接应用于铝合金等软金属基体上易发生脆性破裂和剥离而导致过早失效。针对这一问题,以PEO陶瓷层作为承载层,采用有限元数值计算方法,对复合涂层在均布接触载荷作用下的应力场进行研究。结果表明：陶瓷层可明显降低DLC膜的表面拉应力和界面剪应力,起到了良好的载荷支撑作用;陶瓷层厚度对涂层表面拉应力、界面及基体内剪应力的分布有显著影响,其中陶瓷层厚度与接触半宽比为0.15～0.30时,涂层可以获得较为合理的表面和界面应力场,从而改善DLC膜在铝合金基体上的摩擦磨损性能。

模拟再造承载层对软岩巷道稳定性的影响

针对软岩巷道在地应力作用下变形大、不稳定的特点,利用数值模拟软件FLAC3D模拟分析软岩巷道在地应力作用下的围岩应力、变形情况,对比分析软岩巷道帮部中点位置有无稳定、坚硬的岩层——承载层时应力及变形情况,结果表明,巷道帮部有一层稳定、坚硬的岩层时,软岩巷道围岩的变形减小,应力状态得到了改善。

围岩承载层分层演化规律及“层-双拱”承载结构强度分析

以信湖煤矿典型深部软岩巷道为工程背景,依据巷道围岩应力变化趋势及围岩强度变化,按照深部软岩巷道四线段全应力-应变曲线划分围岩次生承载结构为"流动层-塑性软化层-塑性硬化层-弹性层"耦合承载层,塑性软化层、塑性硬化层组成塑性承载区。并根据巷道围岩承载层划分提出动态补强支护方案:一次支护采用锚网喷支护,二次补强选取浅、深孔注浆锚杆锚索联合支护,结合支护方案特点提出"层-双拱"承载结构力学模型,在极限平衡条件下对"层-双拱"承载结构进行受力分析得到其极限承载强度解析式,工程计算得到信湖煤矿一水平回风石门经"层-双拱"承载结构支护后极限承载强度可达29.30 MPa,理论验证了支护方案的可靠性。同时,现场监测结果表明:回风石门在动态补强支护后巷道围岩变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,巷道能够保持长期稳定。

采用GPON技术搭建NGN接入层承载网

文章分析了目前各基础电信运营商在建设下一代网络(NGN)接入层承载网中所采用的几类技术模式,指出了其中存在的问题,提出了用吉比特无源光网络(GPON)技术建设NGN接入层承载网的思路,并通过技术分析和带宽需求分析,简单论证了这种建网思路的可行性。最后,对这几类建设模式进行了对比,分析了采用GPON模式的优势所在。

高层建筑框筒结构层受剪承载力计算方法研究

层受剪承载力是建筑结构抗震性能的关键指标之一。对目前关于层受剪承载力的计算方法进行了探讨,指出了当前的计算方法对于高层建筑框筒结构具有一定的局限性。结合二道防线的设计概念给出了"梁柱节点平衡法"和"筒柱剪力分配法"两种方法,并通过工程案例给出了后者方法的应用。

既有房屋增层地基承载力确定方法的分析

根据地基土在既有房屋附加应力的长期作用下,使地基土的孔隙水压力逐渐消散,减少了土的孔隙比,改变了原有土的物理力学性质,提高了原有地基承载力,作为确定既有房屋增层地基承载力的依据,提出房屋增层地基承载力的近似确定方法。并用工程实例加以证实;根据工程实践分析给出预压影响系数与结构刚度影响系数的经验数据,可作为房屋增层设计时参考。