软岩隧道EPP混凝土受力特征及卸压效果分析

研究目的:软岩隧道在运营期间由于围岩蠕变导致隧道衬砌发生大变形及开裂,严重影响运营安全。在前期试验取得的EPP(聚丙烯)泡沫混凝土力学参数的基础上,开展软岩隧道EPP泡沫混凝土缓冲层受力特征及卸压效果分析,提出一种抵抗隧道围岩蠕变、减小衬砌变形的方法,为类似隧道工程设计提供参考。研究结论:(1)EPP泡沫混凝土作为软岩隧道缓冲层对衬砌受压有良好的改善效果;(2)以EPP泡沫颗粒含量为64%的混凝土作为缓冲层且厚度为0.8 m时,衬砌受到的压应力最小,衬砌处于全断面受压状态,且极限承载能力最高;(3)缓冲层的让压量是决定其卸压效果的直接原因,缓冲层EPP泡沫含量越高,厚度越大,让压量就越大,卸压效果最好;(4)EPP泡沫混凝土应用于土木工程领域铁路和公路工程方向软岩隧道初期支护与二衬之间缓冲层结构中,其应用前景广阔,为进一步改善EPP泡沫混凝土卸压性能及提升工程实用性,需对材料配合比及压缩特性开展优化研究。

让压支护体系在软岩大变形公路隧道中的应用研究

随着软岩大变形公路隧道支护体系中衬砌开裂、钢支撑扭曲、锚杆拉断等各种灾害问题的凸显,传统的强支护体系在大变形隧道处治中受到了极大的挑战,基于此,从围岩形变能合理释放、进而优化支护结构受力的这一思想出发,提出及时-强-让压支护的新型设计理念,并依据该设计理念提出基于让压锚杆+可缩性钢拱架+带变形槽或让压控制器的喷射混凝土组成的让压支护系统。以此支护系统为基础,结合杜家山公路隧道的大变形特征,对该体系中起始让压点及让压量等关键技术问题进行研究,结果表明:采用让压支护体系时,起始让压点越晚或让压量越大,围岩应变能释放越多,支护结构承受荷载亦即越小。但若让压量较小或起始让压点过早,则不能达到有效释放围岩形变能、改善支护结构受力的目的。若起始让压点过晚或让压量较大,虽充分释放了围岩位移,但因释放量过大而有可能导致围岩的破坏甚至塌方风险,故让压支护体系中起始让压点及让压量的设置应结合具体工程合理选择。

城郊煤矿岩巷预留变形量让压工程应用研究

我国是发展中国家,正处于国民经济高速持续发展时期,依靠国外的能源保障和矿产资源的持续供应是不可想象的,且浅部资源的开发已接近尾声。因此,深部资源的开发和利用不仅是必然的世界性的发展趋势,而且将成为21世纪我国最经济、最有效的能源和矿产资源保障措施。但是目前煤矿所遇到的问题很多:例如:主要开拓及采准巷道支护困难、巷道返修率高;永久性巷道支护后存在片帮、底鼓等现象,需要多次维护与加固,维护工作量大,支护成本高等等问题。若采用传统的支护方式,造成施工进度慢,进而影响全矿井的采掘接替。

高地应力软岩隧洞挤压型大变形的非线性流变属性及采用让压支护的工程整治研究

针对软岩大变形工程处置目前大多仍沿用传统强支硬顶施工方法所存在的问题,分析挤压型大变形隧洞中采用让压支护的必要性,认为在挤压型大变形隧洞施工中,采用刚性支护进行“硬扛”是不行的;可缩式钢拱架在大变形(如δ≥500 mm)隧洞中是不能用的,需要“另辟蹊径”,创新求变。经5处工程实践证明,在软岩挤压大变形隧洞施工中,施作让压锚杆/预应力长让压锚索是一种更为有效可行的对策措施。阐述让压支护“边支边让、先柔后刚“的设计理念,阐明其工作原理,对让压锚杆及预应力让压锚索进行比选,从施工和受力2方面考虑,建议采用预应力长让压锚索。并对锚杆、锚索参数、锚固头形式、锚腔位置等关键技术指标进行分析推荐。讨论让压支护的经济性,经与传统“硬扛”的方式对比估算,认定采用让压支护是完全划得来的。首先,对软岩挤压型大变形隧洞计算分析中的若干问题作简要说明,包括:1)二、三维分析模式的选择问题;2)几何非线性问题;3)非线性、非定常黏弹塑性围岩流变/蠕变时效的耦合相互作用问题;4)几何非线性与材料非线性耦合专用程序软件研发及应用问题。然后,简述了挤压大变形隧洞中考虑几何非线性和材料非线性的耦合作用的研究进展。最后,对下一步深化研究提出5点建议:1)进一步积累大量流变试验和隧洞现场实测资料,提出数值模拟预测挤压大变形更有理论依据、更加可信、适用的方法;2)非线性黏弹塑性流变本构模型分析的编程工作,需引入和拓展至三维非线性黏弹性流变属性并选用相应的流变本构模型;3)完善目前工作中存在的不足,收集更为详细的研究资料和现场实测与流变试验数据,并将试验手段、数值计算与理论演引三者相结合,对几类不同软弱岩性的挤压型非线性流变力学行为进行更细致完善的系统研究;4)深入分析挤压型大变形问题时,应考虑多场耦合问题;5)本研究仅局限于软岩,基于连续介质理论所建立的大变形理论,不适用于软黏土隧洞的大变形破坏问题,这应作为今后拓展研究的一个方面。

让压锚索在边坡支护中的应用试验研究及摩阻力问题的探讨

为研究让压锚索在边坡支护中的自身让压特性,获取让压实测资料,以江西洪屏电站高边坡为工程背景,结合图强工程材料有限公司研发的新型让压锚索,针对不同锚索长度、自由段长度等各种工况进行了现场试验,试验表明:在让压锚索张拉过程中,部分锚索出现了让压滑移现象,让压效果显著;但让压时,长锚索孔口张拉力与设计基础让压力相差很大,说明锚索孔口张拉力并未如理想状态那样全部传递给锚孔内部的锚索,而是很大一部分孔口拉力将用来克服锚索与锚孔之间的摩阻力,且量值上已达到不容忽视的程度。试验同时揭示了锚索长度、锚固长度、锚束及锚孔施工质量对摩阻力的大小起到关键性影响,锚索长度、自由段长度越长、锚束越多、锚孔质量越差,则摩阻力越大。并据此提出了未来边坡防护锚索设计中重点关注及有待于进一步研究的内容。

一种大尺度让压锚杆特性分析及其应用研究

随着众多深、大、长隧道的建设,软岩挤压性大变形问题日益突出。让压锚杆是一种治理大变形问题的有效手段。介绍大尺度让压锚杆的结构及支护过程,并采用ANSYS软件验证大尺度让压锚杆弹性变形、滑动让压、杆体受拉3阶段的工作特性。采用基于Hoek隧洞挤压预测经验公式的概率分析方法和ABAQUS软件分别对让压锚杆的让压力和让压量研究,结果表明:1)锚杆让压力存在下限值,岩体抗压强度越高,下限值越低;2)让压量增大到一定程度后,再增加相同的让压量,二次衬砌压力降幅减小。利用大尺度让压锚杆的受拉阶段,实现"边支边让,先柔后刚",可有效控制围岩大变形,提高隧洞的长期稳定性。

液压支架抗冲击保护装置设计中应注意的几个问题

本文就如何提高液压支架抗冲击保护装置的抗冲击能力，从立柱结构、安全阀与蓄能器的布置等方面，分析论述了设计中应注意的几个问题。

新型锚索让压器让压性能研究

研制1种新型的锚索让压器,由让压管与劈裂塞组成,安装在托板与锁具之间,无需扩孔,成本低,让压强度及让压变形量较大。采用理论计算及FLAC3D软件对锚索让压管让压强度与让压变形量进行了计算,两者计算结果较为吻合;制作了5套锚索让压器,通过压力机进行强度测试,得出了作用力与让压变形量的关系曲线;由理论计算、数值模拟及力学测试得出,锚索让压器的让压强度主要与让压管导向槽壁厚有关,导向槽壁厚4、6、8 mm时,让压强度分别为83、136、182 kN;而让压变形量与让压管高度及劈裂塞高度有关,让压变形量可达100 mm以上。

高强让压锚杆力学特性及结构优化

运用有限元软件Abaqus建立了单根高强让压锚杆的数值计算模型,对让压锚杆力学性能进行深入分析,系统研究了不同让压环结构参数对让压锚杆力学性能的影响。结果表明:让压锚杆增加了让压弹性阶段,能够承受更大的变形量,进而防止锚杆过早地进入屈服;让压锚杆的让压量取决于让压环的高度,而让压锚杆的让压载荷则取决于让压环的壁厚,让压环的中鼓和让压环口端尺寸对让压锚杆力学性能影响较小。

金川Ⅲ矿区破碎站硐室施工变形监测与优化控制

为了有效控制金川Ⅲ矿区1 165 m水平破碎站大断面硐室围岩变形,根据对破碎系统工程的大件道工程围岩变形监测、变形影响因素的分析得出该矿区岩体具有临界蠕变应力低和碎裂剪胀蠕变特征,且变形持续时间长。针对该岩体的变形特点,在破碎站大断面硐室施工中采用"留空让压强支"原则,并提出留空让压强支方案的综合评价指标。设计了3因素4水平的正交数值模拟试验方案,通过综合评价指标的分析确定了合理让压位移量,即毛硐让压变形90 mm,初衬让压变形0,一次支护让压变形50 mm。为了破碎站硐室的安全评价和长期稳定性预测,采用FBG点式光纤光栅传感器监测围岩变形。