锚固硐室在顶爆作用下加固效果及机理数值模拟

针对硐室经常会受到各种动载作用问题.采用动态数值模拟软件,研究了锚固硐室在顶爆作用下的抗爆加固效果,并对加固机理进行了分析.通过对比拱顶同一位置的试验和数值模拟压应力时程曲线,说明数值模拟结果比较可靠.对比毛硐和锚固硐室的拱顶位移,发现经过锚杆加固硐室拱顶位移有明显的减少.通过对比毛硐和锚固硐室裂纹分布,得到毛硐的裂纹明显比锚固硐室分布广、宽,说明锚杆的抗爆效果比较好.根据锚杆锚头位置轴应力时程曲线,可以知道锚杆支护能够起到抗爆加固效果.

端部加密锚固洞室在重复顶爆作用下的应力波传播及衰减规律

利用实验室抗爆模型试验装置,研究了端部加密和普通长密锚杆锚固洞室在重复顶爆作用下的应力波传播及衰减规律。端部加密锚固洞室和普通长密锚固洞室每一炮的拱顶压力峰值随着比例距离的增加呈幂函数逐渐衰减,并拟合出相应的幂函数曲线,前两炮拟合的应力波衰减指数均小于未受扰动岩石的衰减指数。两个洞室在爆炸应力波作用下,锚固区附近的岩石先被密实,然后不断损伤破坏。在相同的爆炸条件作用下,随着比例距离增加,两个洞室在相同比例距离时的压力差值逐渐减小;相同比例距离端部加密锚固洞室峰值压力比普通长密锚杆加固洞室峰值压力先大后小;端部加密锚杆加固洞室与普通长密锚杆加固洞室离加固范围最近测点的压应力峰值衰减规律比较相近,并且压应力峰值大小也比较相近。

顶爆下锚固硐室拱顶变形与加速度响应模型试验

若地下硐室拱顶的变形或加速度过大,其围岩就会因此而破坏或不稳定。为了探索锚固硐室拱顶变形与加速度对爆炸荷载的响应规律,开展了室内顶爆模型试验研究。根据Froude相似原理,对顶爆试验进行了设计,对开挖硐室围岩采用不同锚固参数锚杆进行了加固。通过测定硐室拱顶变形与加速度波形曲线及其峰值,比较了不同锚固参数硐室拱顶变形、加速度及其最终破坏形态特征的差异性。结果表明,在爆炸荷载作用下,当硐室拱顶的环向应变、加速度波形处于正峰值时,拱顶曲率减小,围岩产生拉伸变形;锚杆间距比其长度对硐室拱顶变形的影响大;当锚杆的长度增大到一定程度时,对拱顶变形和加速度减小的作用并不明显,反而增大了拱顶加速度;当锚杆长度相同时,疏锚杆硐室拱顶出现了下沉、纵横向裂缝和掉块;当锚杆间距相同时,短密锚杆硐室拱顶仅出现了裂缝,但偏离了纵向方向,而长密锚杆硐室拱顶的变形相对较小,仅产生纵向直裂缝;拱脚加长硐室拱顶的变形比疏锚杆硐室小一个数量级,且其拱顶加速度相对较小,故采用这种加固方式有利于维护拱顶稳定。综合比较变形、加速度对硐室拱顶稳定性的影响发现,前者大小能在一定程度上可以作为判定影响拱顶稳定性的关键指标,而后者只能视作辅助性指标。

地下钢筋混凝土拱形结构在顶爆条件下的抗爆试验

拱形结构作为地下工程的主要结构形式之一,目前大多研究都集中在数值仿真上,所得到的结构破坏特征及响应数据缺乏相应的试验验证,不能充分地指导地下工程的抗爆设计。为研究地下钢筋混凝土拱形结构在爆炸荷载作用下的破坏模式及抗爆性能,对其在顶爆条件下开展了5个不同爆炸距离和装药量的试验。结果表明:在同一爆距下,随着装药量的增加,拱形结构的破坏程度逐渐增加,破坏模式为由背爆面产生裂纹发展为混凝土层裂脱落、钢筋隆起变形,直至拱顶中心处混凝土塌落显著、钢筋严重弯曲变形。顶爆下拱形结构的破坏不仅与比例爆距相关,还受到爆距的影响,同一比例爆距下,爆距越大拱结构的破坏越显著。通过分析位移响应与装药量及爆距的关系,初步提出了以挠跨比为依据的破坏等级划分方法,为今后的结构破坏评估分析提供试验支撑。

地下拱形结构侧顶爆炸的破坏模式及影响因素

钢筋混凝土拱形结构作为地下防护工程的主要形式,其在近区爆炸荷载作用下的动态响应和破坏模式对防护工程设计具有重要的指导意义。为探讨地下拱形结构在45°侧顶爆炸作用下的破坏模式及影响因素,对侧顶爆炸作用下的钢筋混凝土直墙圆拱形结构开展试验和数值模拟研究。试验加载方式,在地下围岩梯恩梯装药距离拱形结构0.5 m处进行方式;基于有限元分析软件LS-DYNA,采用流体与固体耦合算法,建立围岩、混凝土和钢筋三维分离式实体模型,对钢筋混凝土拱形结构的动态响应过程进行数值模拟,模拟得到的拱形结构破坏现象与试验结果吻合较好。分析了不同装药量下结构的破坏模式以及不同混凝土强度、拱形结构截面厚度和结构跨度对拱动态响应的影响。结果表明:随着装药量增加,结构的破坏模式由层裂破坏、弯曲破坏逐渐过渡到剪切破坏和整体破坏;提高混凝土强度和拱截面厚度能显著改善其抗爆性能,跨度的增加会使结构背爆面损伤程度降低。

预控顶爆力运搬房柱采矿法的应用

二里河铅锌矿矿体受背斜控制，矿体沿背斜鞍部向东延伸，倾伏角18°～25°，倾伏向110左°右。鞍部矿体平均厚度12．81 m，矿体倾角平缓，采矿回采率低，一直是矿山研究探讨的课题。经过二十年的摸索，采用“预控顶爆力运搬房柱采矿法”效果较好。把鞍部矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，在矿房回采之前，先用浅孔沿矿体顶板切开矿体（切顶，把矿体与顶板围岩分开），暴露顶板，用锚杆对顶板进行全面系统的预先锚固，然后爆力运搬方法回采矿房；第二步回采间柱，这种方法安全简便、回采率高，很值得类似矿山借鉴。

在顶爆作用下锚杆轴力分布规律研究

为能设计出新型抗爆锚杆,提高锚固洞室的抗爆能力,利用相似模型试验和数值分析方法,研究锚杆在顶爆作用下的轴力分布规律。通过相似模型试验,发现拱顶锚杆先受压后受拉,锚杆受压峰值和受拉峰值从锚端到锚头先增加后减小,最大受压峰值靠近锚端,而最大受拉峰值靠近锚头。采用数值分析得到:3种模型拱顶锚杆所受压力除了锚端和锚头附近比较小外,其他部位的压力相差比较小;从锚端至锚头拱顶锚杆拉力先增加后减小,最大拉力为靠近锚头,其他部位的锚杆从锚端至锚头变化比较小,并其值明显小于拱顶锚杆。

钻爆—顶管复合法隧道施工技术

结合东莞市截污主干管施工的实际情况,介绍了钻爆—顶管复合法施工技术,该工法具有施工速度快、施工安全和工程结构质量优良等优点。应用该工法的施工原理,通过多种工法进行组合,可以应用到软土、岩石地层隧道施工中。

综放开采顶煤冒落规律相似模拟研究

通过综合机械化顶煤开采的相似材料模拟研究,论述顶煤处于散体状态时,随放项煤工作的进行,产生了脊背煤炭损失,底板落煤堆积损失,产生了矸石的混入,要增加煤炭的回收率,减少矸石的混入,应根据具体条件,确定合理的采放比,合理的放煤步距,控制好上覆煤,岩层的破坏、移动和冒落,以取得更好的经济效益。

钢管混凝土顶升的现场试验研究

针对目前顶升混凝土钢管柱柱顶时有顶爆的情况发生,通过对宝钢不锈钢项目进行现场压强测量试验,对钢管柱中压强随高度变化的压强变化曲线进行分析,得出泵升压强是沿着某条直线上下波动规律变化的,是一种脉冲压强;并得出在混凝土坍落度一定时,溢流孔堵孔是影响顶爆的主要原因;同时提出柱顶顶爆的解决方法。通过对现场数据的分析,得到了顶升合理压强的计算方法。最后,通过工程实例验证了此方法的适用性。