全长粘结式预应力锚索加固基坑仿真试验研究

采用数值仿真试验的方法,对全长粘结式预应力锚索加固基坑的机理从单锚和群锚两个层面进行了研究,研究结果和已有成果相比表明结果较为可靠,从而说明模拟方法比较合理。最后给出使用数值方法的一点体会。

全长粘结式预应力锚索锈胀开裂时服务年限研究

将全长粘结式预应力锚索注浆体受到的环向应力,考虑为预应力引起的注浆体环向拉应力和锚索体对注浆体的锈胀力共同作用,推导出锚索体均匀锈蚀导致注浆体开裂时的极限增长量计算公式。在前人研究成果基础上,得出了水利水电工程高边坡的预应力锚索开裂时服务年限的估算表达式。最后,结合2 000 kN预应力锚索,探讨了与服务年限相关的4个影响因素及其相对重要性:预应力对服务年限最不敏感,随着预应力的增加,服务年限逐渐减小,曲线呈线性函数关系;锚索体直径要相对敏感得多,随着锚索体直径的增加,服务年限逐渐增加,曲线的斜率逐渐稍微变陡;然后是握裹层厚度,随着握裹层厚度的增加,服务年限也逐渐增加,曲线的斜率逐渐稍微变陡;最敏感的是注浆体抗压强度,随着抗压强度的增加,服务年限逐渐增加,曲线的斜率也逐渐稍微变陡。

预应力全长注浆锚索受力特征及工程应用

为研究预应力全长注浆锚索在围岩加固方面相对于端锚锚索的优势,基于中性点理论,分析锚索轴力、剪应力分布特征;建立全长注浆预应力锚索力学模型,推导巷道围岩任一点在弹性、弹塑性及塑性状态下表面位移解析解;研究预应力全长注浆锚索对围岩径向及切向变形的控制作用;以晋城煤业集团有限公司某矿33042巷9号联络巷为工程背景,分析未受采动影响及采动影响下常规锚索及预应力全长注浆锚索支护效果。研究结果表明:靠近巷道表面围岩,围岩变形大于锚索,锚固体表面剪应力指向巷道自由面,在围岩深部,围岩变形小于锚索,锚固体剪应力指向围岩深处,两侧剪应力相反,锚固体轴向拉力沿锚索长度方向呈曲线变化,且在中性点处最大;在未受采动影响下,普通锚索与预应力全长注浆锚索支护巷道变形趋势相同,巷道开挖初期变形剧烈,之后趋于平缓,锚索受力均匀、工作状态平稳,预应力全长注浆锚索相比端锚锚索能够减少顶底板移近量50%;采动影响期间,预应力全长注浆锚索支护下,顶底板移近量和两帮移近量分别比端锚锚索减少21.1%和22.1%,锚索受力普遍增加,且变动不大,未出现锚索破断现象;预应力全长注浆锚索相较于端锚在围岩径向及切向变形控制方面具有明显优势且能够很好地解决复合顶板巷道受剪切作用导致锚索破断的问题。

全长粘结预应力锚索长期运行效果研究

目前国内运行十年以上的预应力锚索绝大多数采用的是全长粘结工艺。使用这一工艺的锚固工程长期运行效果如何，会不会成为重大工程的隐患？本文采用归纳分析国内外锚固工程失效案例和漫湾水电站服役20年锚索现场开挖试验两种手段，从防止锚索失效、阻止钢绞线锈蚀和岩土锚固效果等三个方面，对全长粘结预应力锚索长期运行效果问题进行了初步探讨。最终得到如下结论：①全长粘结工艺可以提高预应力锚索的长期运行安全性能。锚索损伤失效存在“从局部开始进而迅速损伤演变导致整体失效”的发展规律。全长粘结工艺能够有效的截断“一处断，整根完”的失效链条，从而，提高预应力锚索的长期运行安全性能。②水泥砂浆可以起到很好的防锈效果。研究表明：全长粘结工艺预应力锚索运行若干年后，有砂浆握裹部位，仍然基本无锈蚀；无砂浆或砂浆握裹不良部位，则有坑蚀发生。③全长粘结工艺可以联合孔壁围岩共同作用，从而达到较好的岩土锚固效果。

强烈动压巷道全长预应力注浆锚索加固技术

寺河煤矿东四盘区胶带巷处于巷道集中区,服务期间受多次强烈动压影响,巷道维护困难,原有支护不能保证巷道安全使用。为此利用地质力学测试及钻孔窥视的方法来了解顶底板以及两帮围岩的基本形态,并确定使用全断面全长预应力注浆锚索对巷道进行补强加固。根据巷道中安装的综合测站监测数据,表明应用全断面全长预应力注浆锚索对强烈动压影响巷道进行补强加固可以保持巷道围岩的完整性,有效控制巷道变形。

深部高构造应力软岩巷道底鼓修复加固技术研究

底鼓是深部开采时巷道围岩失稳的主要形式之一,严重影响矿井的安全高效生产。以三水平下延-950 m水平回风大巷为研究对象,分析了围岩环境特征及底鼓变形特性,揭示了围岩岩性、地应力、底板支护、水理作用是影响巷道底鼓程度的主要因素。采用数值模拟对比研究了卧底、注浆、底板锚索+注浆3种方案的变形特征,阐明了底板锚索+注浆底板修复加固原理。提出了“注浆+高强预应力锚索全长锚注”的底鼓修复加固技术。现场试验表明:底板在300 d内最大位移量不超过75 mm,为解决深部高构造应力软岩巷道底鼓修复加固提供了借鉴。

深井软岩巷道底板加固技术研究与应用

在传统的软岩巷道底板加固技术的基础上,采用注浆加固与预应力全长锚索锚固及U型钢反拱联合支护的巷道加固技术,治理软岩巷道底板反复变形,探索深井软岩巷道底板注浆加固与反拱联合支护技术的特点。

深井软岩巷道底臌变形控制技术分析及应用研究

深井软岩巷道底臌治理一直是煤矿开采及其他地下工程的难题。文章以张集矿北-1煤轨道大巷为工程背景,开展高应力巷道软弱底板底臌控制研究。首先采用FLAC3D软件模拟优选底板全长预应力锚索+深浅孔注浆联合支护底板控制方案,采用高性能注浆设备和底板锚索钻机优化工艺解决巷道围岩注浆加固和全长预应力底板锚索深孔难以施工的技术难题。通过巷道围岩变形监测变形该支护技术充分发挥了锚索支护的主动性和整体效能,实现一次加固支护有效控制围岩变形,避免了巷道的返修和二次支护,为软岩围岩破碎巷道防治底臌提供新方法,给矿井高效安全生产提供可靠技术手段。