二氧化碳裂岩技术及经济性分析

随着科学技术的发展,越来越多的先进技术运用到道路、隧道等工程施工中。同时,越来越多的中国企业加入到非洲基础设施建设中,将越来越多、越来越先进的技术带到非洲,加快非洲建设速度,促进非洲的基础设施蓬勃发展。在石方开挖量大,工期紧张,使用炸药程序繁琐的情况下,如何高效、快速完成施工任务,是特定条件下完成施工任务的难题。采用二氧化碳裂岩技术,既简化审批流程,又提高岩石开挖速度。

新型裂岩器材装填药剂的燃烧性能研究

利用密闭爆发器实验系统,对一种新型裂岩器材的装填药剂燃烧性能进行了研究,以此对后续产品中的药剂组分、比例进行指导性调控。设计了9∶1~4∶6不同梯度组分的混合药剂进行密闭爆发器实验,对所有药剂的p-t曲线及d p/d t-t曲线分析后确定火药力实验中所用药剂配比为7∶3与5.5∶4.5。使用0.12 g/cm^(3)、0.2 g/cm^(3)两种装填密度对混合药剂进行火药力实验,参照火药燃速处理方法,假设混合药剂为单一整体,密度为1.5 g/cm^(3),在此假设基础上得到药剂燃烧的Γ-ψ曲线及相应的火药力、燃速系数等参数,其中单+添(7∶3)配方的火药力最高,为564.87 kJ/kg,双+添(7∶3)配方的火药力比之略低,但仍高于5.5∶4.5配方的火药力。通过对药剂的Γ-ψ曲线分析解释了双+添(5.5∶4.5)配方在实验中出现明显燃烧未完全现象的原因;对混合药剂对应火药力、燃速系数的分析发现,火药对整体药剂的做功能力占主导性因素,火药占比的上升会显著提高药剂的燃烧效能,但装填密度的改变对两种火药燃烧效果的影响却不一致。装填密度的上升会导致单基药配方燃烧效能的下降,而双基药配方会出现燃烧效能的上升。

一种新型环保高效炸礁施工工艺——水下CO_(2)气体膨胀裂岩施工简介

水下炸礁施工有组织复杂、经验性强、安全防护需求高、施工技术含量较高的特点。尤其在今年随着“绿水青山就是金山银山”的高要求环保理念指引下,涉水工程建设水下炸礁施工区域途经或者邻近种植资源生态保护区、危房、桥梁时,传统水下炸礁爆破工艺被环保部门禁止,不创新施工工艺,很多港航工程项目将无法实施。本文基于目前炸礁施工现状工艺方法基础上,对一种综合影响较小的新型水下炸礁工艺—水下CO_(2)气体膨胀裂岩施工,进行简要专题介绍。

二氧化碳裂岩技术在基坑开挖中的应用

深圳地铁共建管廊14号线工程4号综合井基坑开挖尺寸为30m(长)×13.6m(宽)×37.1m(深),共六道混凝土支撑,第四道支撑以下地质均为中风化、微风化花岗岩,实测单轴饱和抗压强度值45.7~147.4MPa,石方量约8000m^(2)。因基坑岩石方量大、强度高,单纯的机械开挖破岩工效慢,故将开挖工艺优化为二氧化碳膨胀裂岩+破碎锤分解开挖,取得了较好的开挖工效,为类似工程提供了借鉴和参考。

反倾板裂岩体边坡振动物理模拟试验研究

探讨反倾板裂岩体边坡在动力扰动作用下的变形破坏机制和失稳模式,为防治理论提供依据。结合沙窝子高边坡的已有地质资料及汶川地震以后的边坡变形破坏调查情况,在相似理论的基础上,采用重晶石粉、膨润土及石蜡油组成的相似材料,按照1∶500的相似比例对该处边坡进行了构建,通过振动台试验,研究了其在动力作用下的响应过程。试验结果表明动力触发因素对边坡的影响非常显著,特别是坡体的软弱岩层带容易产生拉破坏,坡体的变形破坏往往最先发生在此处,甚至构成其后缘主要破坏边界。从历史演变的角度可将这类边坡的变形失稳过程概括为3个阶段,即倾倒变形阶段(潜伏阶段)、坡体震裂阶段(触发累计阶段)和坡体溃滑阶段(能量释放阶段);整个震动破坏阶段又可以进一步分为岩土体松动碎裂、后缘坡肩拉裂、裂缝发展和变形位移累计、前缘坡脚鼓出及抛起式溃滑剪出5个阶段。

隧道震裂岩体围岩分级方法初探

汶川地震产生了大量的震裂松动山体,为合理评价在这些震裂山体中新建隧道的围岩级别,通过极震区在建隧道现场震裂岩体调查,对震裂岩体特征及其对围岩稳定性的影响进行了分析。震裂岩体是一种受强烈地震波作用后,岩体结构面更加发育,层间结合更差的一种岩体;并且硬质岩和软质岩的震裂特征不同,硬质震裂岩体易产生集中式张裂缝和松动,软质震裂岩体易产生体积式松弛变形。在此基础上,提出了岩体震裂等级,划分为轻微、中等、强烈三种级别,并建立了震裂岩体围岩分级的修正方案,即:轻微震裂岩体对围岩稳定性影响不大,可不考虑降低围岩级别,或者降低0.5级;中等震裂岩体对围岩稳定性有不利影响,围岩级别降低0.5～1级;强烈震裂岩体对围岩稳定性影响极为不利,围岩级别降低1～1.5级。

采后10 a垮裂岩体自修复特征的钻孔探测研究——以神东矿区万利一矿为例

采动垮裂岩体在煤层采后多年的长期演变过程中,常易发生导水能力逐步降低的自修复现象,研究其产生机制与规律对于实现矿区采损环境的生态再恢复意义重大。为了揭示神东矿区万利一矿煤层开采约10 a后垮裂岩体的自修复特征,采用钻孔原位探测方法对单一煤层采动和多煤层重复采动这2类典型条件下的覆岩垮裂特征及其自修复规律进行了观测研究。结果表明,历经8~12 a时间的演变,上覆垮裂岩体的自修复现象显著,表现为钻进冲洗液漏失量小、孔内水位下降缓的低渗透现象。采煤时覆岩的初始垮裂程度直接影响采后多年探测揭露的岩体自修复效果;从横向上看,开采边界附近为采动裂隙的显著发育区,因而其垮裂岩体自修复效果要低于盘区中部压实区的垮裂岩体;从纵向上看,垮落带中下部及导水裂隙带中上部自修复效果最好,而垮落带上部及其与导水裂隙带交界的过渡区由于普遍赋存有厚硬砂岩,因而其岩层垮落块度大、自修复效果相对偏低。煤层埋深越大,较大的支承压力更易促使超前煤岩体的压缩、以及边界附近显著发育裂隙的开度减小,这有助于促进裂隙的自修复;因而浅部矿区垮裂岩体实现自修复所需的年限更长。相比单一煤层开采,多煤层重复采动产生的二次活化作用会改变上煤层覆岩已有垮裂状态,还可能破坏在其中已发生的自修复进程;上下煤层采煤间隔时间越长,覆岩整体的自修复进程越慢、效果越差。

控制致裂岩体应力测试法的论证

控制致裂岩体应力测试法的实质是运用某种控制致裂技术将岩体分别沿２～３个预定方向致裂２次，再根据各次致裂试验的峰值压力（破裂压力）与原岩应力之间的既定关系求出最大主应力、最小主应力和它们的方向。随着具体条件的不同，致裂技术可以使用水压致裂、套筒致裂和压气致裂等技术。介绍了控制致裂的机理及各种情况下的岩体应力测试原理，给出了岩体应力的推算方法。

二氧化碳气体裂岩的施工技术探析

我国地铁建设现处于高速发展阶段,多修建于城市的繁荣地段,地铁车站开挖施工产生的污染控制较为严格。如遇地形为较厚、较硬、较复杂的岩石地层,岩石开挖施工难度大,在确保基坑、周边建筑物、行人、行车的安全前提下,如何加快硬岩的开挖施工进度达到工期要求,是地铁基坑开挖面临的一大难题。采取二氧化碳裂岩开挖施工技术,通过在有临空面的岩体上进行钻孔涨裂施工使岩体破裂后滑动形成自由空间的边界面,然后继续沿着裂岩后的临空面纵横方向大面积钻孔进行二氧化碳气体裂岩施工,能高效快速地完成车站深基坑石方的开挖。

聚能锥角对线性聚能爆破致裂岩体效果的影响

为研究不同聚能锥角下线性聚能爆破致裂岩体效果,在巷道岩壁开展了5种聚能锥角(40°、50°、60°、70°、80°)下的聚能爆破和岩体损伤测试试验,数值模拟了不同聚能锥角形成的聚能射流。结果表明:线性聚能爆破定向致裂岩体效果显著,聚能方向损伤增量显著大于非聚能方向;聚能锥角为40°时致裂岩体效果最好,最大损伤增量达0.93,裂纹扩展深度和长度较大,50°、60°、70°和80°聚能锥角时,最大损伤增量、射流压力、射流长度、射流头部速度、射流尾部速度等均随聚能锥角的增大而减小,致裂岩体效果逐渐减弱。

块裂岩体渗漏与稳定分析——南谷洞水库裂隙发育规律的研究

为解决绕坝渗漏和溢洪遭边坡稳定问题,对坝址区的裂隙分布规律进行了调查研究。南谷洞水库坝址区分布着被陡倾角裂隙所切割的厚层石英砂岩,属于层状块裂岩体结构。块裂岩体的稳定及渗漏问题,主要受结构面的分布规律及其组合关系所控制。本文主要采用“极大法”按四条测线调查了全区裂隙的最大密度方向及其分布规律,并对可能出现的问题作了定性分析。

微差控制爆破挖孔桩技术在裂岩及不稳定边坡的应用

在伊朗高速公路BR-06特大桥墩基项目中,其挖孔桩采用了微差控制爆破技术。该技术在裂岩和不稳定边坡进行挖孔桩施工中的应用,有效降低了振动影响,保证了施工安全,加快了施工速度,减少了施工成本,取得了较好的社会和经济效益。

高拱坝拱肩块裂岩体滑移综合处理实录

福建省建阳市新历水电站、雷公口水库,坝型为浆砌石拱坝,最大坝高86.3m。该文基于地质工程的整体观,着重阐述该拱坝左拱肩块裂岩体的滑移机理,介绍以孔口封闭高压灌浆和混凝土框格式抗剪键为主的嵌、垫、灌、键、排和原位监测等几项综合的左拱肩块裂岩体处理措施及经验体会,可供类似条件的拱肩岩体滑移处理参考。

块裂隧道围岩等效岩体变形参数研究

采用Voronoi离散单元方法建立块裂岩体隧道的随机DEM数值模型,通过大量随机数值计算结果验证采用岩体等效变形参数预测隧道收敛变形的可行性。在规则裂隙岩体等效变形参数计算方法的基础上,针对数值模拟揭示的深埋隧道变形特征提出改进的修正计算公式及相应的特征参数。通过与既有解答以及大量随机数值计算结果的对比和统计分析验证修正解的合理性,修正解较为合理改善既有规则裂隙岩体等效变形参数计算方法在反映随机块裂岩体在隧道卸荷条件下变形估算的较大误差。采用修正计算方法得到的岩体等效变形参数可以很好地预测随机块裂岩体中隧道开挖后收敛变形的数学期望值。提出的修正计算方法对当前深部岩体变形参数研究和隧道洞壁收敛位移的估算具有一定的参考价值。

基于液电效应的高压电脉冲岩体致裂特征及机理

基于液电效应的高压电脉冲致裂技术是一种新型的岩体致裂技术,具有安全高效、绿色环保、能量可控等特点,在煤矿井下围岩应力调控方面拥有广阔的应用前景。由于井下岩体往往处在较为复杂的应力环境,为深入研究该技术在井下不同围岩应力环境下对坚硬岩体的致裂效果,通过LS-DYNA软件对基于RHT损伤本构模型建立的岩石试样进行高压电脉冲岩体致裂数值模拟试验,对岩体内部的损伤和有效应力演化过程进行采集,分析岩体的致裂特征及其裂缝扩展机理,通过数值模拟弥补在室内试验中因放电过程快、电磁干扰大而导致的致裂过程中岩体内部难以有效监测的问题。利用自主研发的高压电脉冲岩体致裂试验平台,开展了不同围岩应力条件下的高压电脉冲岩体致裂试验,通过获得的岩体表面破裂特征验证数值模拟结果的可靠性。获得以下结论:①基于RHT本构模型建立了LS-DYNA高压电脉冲岩体致裂数值模型,根据炸药爆破与高压电脉冲的能量等效关系,构建了高压电脉冲数值模拟等效参数。通过实验室试验与数值模拟结果进行对比,验证了数值模型与等效参数的可靠性;②对试样上表面裂纹扩展情况进行分析,发现裂纹会向最大压初始应力方向偏转。在此过程中,裂纹总长度先是逐渐减小。当所有裂纹与最大初始压应力夹角均小于45°时,裂纹总长度开始逐渐增大;③通过数值模拟,发现在致裂初期,高压电脉冲放电产生的动态应力远大于围岩应力,对试样的破坏起主导作用。随着动态应力在传播过程中的快速衰减,初始围岩应力与动态应力的大小逐渐接近,并最终由初始围岩应力主导裂纹的萌生与扩展。研究结果表明,围岩应力是决定岩体裂缝发育和扩展特征的重要因素,特别是对裂缝的扩展方向有显著影响,在采用高压电脉冲致裂技术对深部岩体进行致裂时,应考虑岩体所处应力状态,科学制定致裂方案,以实现对岩体的高效致裂。

水力劈裂试验与水压致裂试验中岩体劈裂值的差异性探讨——以石曹抽水蓄能电站工程为例

文章以石曹抽水蓄能电站高岔深孔ZKD201为研究对象,基于水力劈裂试验中水力劈裂值P a与水压致裂法地应力测试中水压致裂劈裂值P b的现场试验值,就两种岩体瞬间劈裂压力的差异性进行探讨。结果表明:水力劈裂值P a总体上要低于水压致裂劈裂值P b;水压致裂劈裂值P b作为地应力测试中的辅助参数,可作为参考,对水力劈裂值P a进行验证修正。

汶川地震震裂的斜坡岩体结构特征

汶川震区震后斜坡地质灾害频发,其中岩体震裂松动是引起震后次生地质灾害的主要原因。以震裂岩体结构精测为基础,结合现场回弹测试与声波探测,震裂岩体具有结构面显著张开、无充填或者少量充填和岩体架空等宏观特征,同时具有回弹强度低、大范围的低波速带和强渗透性等变形特性。坡表岩体的回弹强度在20～30MPa,波速值集中在2000～3000m/s,完整性系数在0.15～0.5,完整性较差,渗透性基本上属于强透水、严重透水段。以波速值为主要划分依据,将震裂岩体分为严重震裂岩体、中等震裂岩体、轻度震裂岩体三个等级。

板裂化地下岩体工程稳定的力学机理及概率分析

在岩体基本力学介质中，当板状岩体的结构和性状符合某些特征时，它的力学机理从总体上能够采用板壳理论进行分析。根据这一成果，具体分析了直立层状岩体中的地下工程，在其长度远大于直立高度的情况下，岩体中的应力分布问题；并根据工程结构可靠性分析原理，研究了直立层状岩体的稳定概率分析方程和计算方法。

铜矿峪矿深部矿岩赋存特征研究对自然崩落法开采的指导意义

本文通过对铜矿峪矿深部矿岩赋存特征及其物理力学特性研究,探讨深部矿岩可崩性,为矿山深部自然崩落法开采提供重要的指导意义。研究表明:4^(#)、5^(#)矿体岩体中存在倾向为北西向和南东向的两组优势节理组,节理面陡倾;岩石坚固程度属坚硬岩~较坚硬岩;岩体质量属Ⅱ~Ⅲ级,破碎特性为中等大块~大块较多,可崩性属难崩~中等可崩。为改善深部矿岩可崩性,在深部开采时还应积极引用水压预裂矿岩预处理技术,合理规划首采区拉底部位、确定拉底推进方向、控制拉底速率,并辅以适当的预裂、割帮等诱导工程,以实现自然崩落法的成功开采。

强震区软弱岩体震裂特征及其隧道建设中面临的问题

通过对强震区建设过程中多条软岩隧道岩体的调研分析,揭示了强震区软岩隧道的基本震裂特征,根据对强震区软岩隧道建设过程中病害特征的现状调研,提出了穿越强震区大量"松"而未"动","裂"而未"塌"的软岩隧道建设过程中所面临的问题。