贴壁混凝土板高度对岩锚梁稳定影响

以金川水电站为例,利用Midas GTX NX有限元计算软件,计算分析贴壁混凝土高度对岩锚梁锚杆轴力、岩锚梁应力、应变以及贴壁混凝土内力的影响。结果表明,增加贴壁混凝土板高度导致:(1)岩锚梁受拉锚杆、受压锚杆拉应力降低,岩台面附近受拉锚杆拉应力增加;(2)岩锚梁压应力降低,第一主拉应力和纵向正拉应力降低,第二主拉应力、第三主拉应力增加;(3)竖向向上隆起变形以及水平向向上游方向的变形减小,贴壁混凝土板高度的增加使得岩锚梁各处变形更为均匀;(4)贴壁板下端局部区域拉应力急剧增加,最大主拉应力和纵向拉应值大于混凝土抗拉强度标准值,可以通过配置钢筋承担拉应力。

主厂房岩锚梁桥机试验全过程智能监测反馈

TB水电站主厂房内安装2台550 t/100 t单小车桥式起重机,其支撑结构采用岩壁吊车梁。为了解其结构受力状态,确保桥机安全稳定运行,在进行桥机负荷试验(静载、动载)中,对监测断面进行全智能自动监测、反馈。成果表明,试验过程中各项监测指标均处于设计预警值以内,表明主厂房岩壁吊车梁结构和体型合理、安全可靠。

地下厂房岩锚梁开挖施工技术

水电站地下厂房开挖施工主要有顶拱开挖、岩锚梁开挖和高边墙开挖。而岩锚梁施工是整个地下厂房施工过程中的重点和难点,其开挖质量要求高,施工精细,岩锚梁的开挖施工质量及施工精细化程度可体现出整个地下厂房的开挖施工水平,尤其在不良地质条件下岩锚梁施工,其开挖施工技术尤为关键。结合工程实例,分析总结岩锚梁开挖施工技术。

深井软岩掘巷桁架锚索梁支护技术研究

针对煤矿深井软岩巷道支护难题,提出了“桁架锚索梁”支护方式,运用FLAC2D模拟软件对深井软岩掘巷桁架锚索梁支护方式技术进行研究,结合该支护方式下井下巷道周边煤岩体位移量实测结果,得出桁架锚索梁支护方式可将巷道周边煤岩体浅部的高应力引入深部区域,从而有效控制巷道周边煤岩体变形,保障矿井安全高效生产。

基于FLAC3D的边坡支护方案优化研究

为研究抗滑桩及锚杆框架梁在顺层岩质边坡支护中的优化方法,基于三级支护的典型顺层岩质边坡,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对抗滑桩桩身长度及桩身截面积、锚杆锚固倾角及锚固长度进行优化。结果表明,不同长度抗滑桩对岩质边坡进行支护时,抗滑桩稳定系数均随着桩身长度的减小而减小,且在边坡岩性发生突变的地方抗滑桩的水平位移也会发生突变,在一定范围内适当减短抗滑桩的桩身长度并不会引起桩身水平位移的大幅度改变,故在满足规范的条件下可通过减小桩身长度来进行优化设计。改变抗滑桩的截面面积并不会显著改变桩身的水平位移,但抗滑桩截面面积会显著影响抗滑桩稳定系数,存在一个临界截面积使得桩身截面积在小于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小迅速减小,而在桩身截面积大于临界面积时,稳定系数随着截面积的减小只会略微减小。边坡最大水平位移随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,边坡稳定系数随着锚杆锚固倾角的增加、锚固长度的增加而增加,故在进行锚杆框架支护设计时可通过增大锚固倾角及增加锚固长度提高边坡稳定性,此结果可为抗滑桩及锚索框架梁在顺层岩质边坡支护提供优化设计方案。

大型抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁施工技术

清原抽水蓄能电站通过对岩锚梁岩台爆破开挖、锚杆安装及混凝土施工等质量工艺的精细化管控,岩锚梁开挖轮廓成型规整,锚杆质量符合设计标准,混凝土质量综合评价为优良,满足电站安全稳定运行要求,其成果为国内地下厂房岩锚梁施工提供了工程实例和技术经验。

Interaction between transverse isotropy rock slope and supporting structure

In order to study the interaction between transverse isotropy rock mass and supporting structure,the laboratory tests for rock sampled from the slope at expressway project were carried out,and the parameters of elasticity for transverse isotropic rock were determined by the uniaxial compression tests for rock sample with different strike of stratification plane.Then,based on the relationship of stress-stain for transverse isotropic rock mass,the analytical model was established for the interaction between transverse isotropic rock mass and frame beam with pre-stressed anchor cable.Furthermore,the conception of the best anchorage-angle in pre-stressed anchor cable was proposed.At last,the parameters of the interaction between transverse isotropy rock mass and frame beam with pre-stressed anchor cable were investigated by finite element method,and the best anchorage-angle in pre-stressed anchor cable was obtained.The rules of the influence of the directivity of stratification plane on supporting structure were determined.The results show that the analytical model and numerical method on the design of pre-stressed anchor cable with frame beam supporting for transverse isotropy rock slope are reasonable and reliable in practical engineering design.

高地应力地下厂房岩壁吊车梁结构安全性分析

对于高地应力区地下厂房,岩壁吊车梁浇筑完成后下部厂房洞室开挖可能会对吊车梁产生不利影响。对此,采用三维弹塑性有限元法分析了某地下厂房岩壁吊车梁施工期和运行期应力变形、梁体锚杆受力及梁体的稳定性。结果表明,在高地应力场中,岩壁吊车梁会产生较大变形,梁体和岩壁结合面会出现较大的拉应力,在吊车梁浇筑完成后的3期内梁体应力变形增大,随着开挖部分远离梁体,梁体应力变形变化趋于平缓,梁壁结合面安全系数增大,为类似工程中吊车梁浇筑和洞室施工提供了参考依据。

浅埋大断面半煤岩巷道锚网索梁联合支护技术

针对中厚煤层大断面半煤岩巷道围岩破碎严重、易发生冒顶片帮事故的问题,以杨家村煤矿5-1_上煤层工作面顺槽为工程背景,采用工程类比、FLAC3D数值模拟及工业性应用等技术手段,开展了浅埋中厚煤层大断面半煤岩巷道围岩稳定性控制技术研究及应用效果评价。采用围岩松动圈钻孔成像仪对顺槽不同深度处围岩的破裂形态进行了探测,围岩破裂区范围为0~1.8 m,属于中大松动圈范围。采用CMW3.7矿用本安型锚杆无损检测仪开展了锚杆受力无损快速检测,锚杆轴力为设计锚固力的60.47%~88.71%,锚杆受力适中。矿压监测结果表明,锚网索梁支护结构有效地控制了大断面半煤岩巷道的变形,顺槽顶板下沉量为63~76 mm、两帮移近量为41~59 mm,可满足安全使用的要求。

预裂爆破开挖对地下厂房岩锚梁的变形控制研究

当前地下洞室工程中开挖卸荷诱发的围岩失稳问题频发,岩锚梁岩台开挖后围岩变形对岩锚梁的结构安全起决定性作用。使用FLAC3D有限差分软件分析了预裂爆破施工对硬梁包水电站地下厂房岩锚梁的围岩变形控制效果。建立了预裂效应的准三维数值模拟计算模型,基于岩体劣化模型研究了各层开挖后岩锚梁岩台附近围岩位移的变化趋势,分析了第4层预裂孔爆破施工工序对岩锚梁岩台变形影响。结果显示,提前预裂可减小厂房第4层开挖对岩锚梁变形的影响约40%,论证了第4层预裂后再浇筑岩锚梁更有利于控制其变形。

深部高应力半煤岩巷变形机理及跨界高强支护技术

针对深部高应力半煤岩巷围岩变形持续时间长、变形量大及支护构件损伤破断等围岩控制难题,以渝阳矿N3702运输巷为工程背景,综合采用现场测试、理论分析、数值模拟和工程试验的方法,对半煤岩巷围岩变形机理和控制对策展开研究。通过巷道矿压监测与松动破坏范围测试,量化了半煤岩巷的矿压显现特征,揭示了半煤岩巷顶板泥页岩抗变形能力弱、锚索锚入坚硬硅质灰岩的深度较浅甚至未锚入、巷道所处高应力环境且其轴向近乎垂直于最大水平主应力是造成矿压显现剧烈的根源;基于自然垮落拱理论的成拱形态、锚杆组合梁和悬吊理论的组合压缩作用与悬吊作用,阐明了矩形断面巷道锚杆锚索支护时顶板低位“显形压缩梁”结构和高位“隐形压缩拱”结构的形成机制;在分析锚索锚固段所处位置岩性、自由段长度及锚尾施加预紧力大小对“梁-拱”锚固结构承载能力影响规律的基础上,提出了矩形断面半煤岩巷以锚杆配合锚索为主体支护构件的跨界高强支护技术方案,并开展了现场应用。实践结果表明:该技术有效地控制了深部高应力半煤岩巷持续变形,保证了围岩与支护构件的稳定与安全。

格构梁联合锚杆加固岩质边坡的稳定性分析

格构梁联合锚杆支护是岩质边坡的常用支护形式,其稳定性分析一直是研究的重点。以广东某地岩质边坡为例,采用FLAC 3D岩土工程数值模拟软件计算分析边坡稳定性、最大位移量及其潜在滑移位置,分析结果表面边坡加固后达到基本稳定状态,边坡最大位移发生在暴雨作用下第一级边坡的中下部,位移计算结果与监测数据基本吻合,极限状态下潜在滑移面位于坡面位置处于第一级边坡范围内。研究成果可为该边坡监测和治理设计提供依据,也可为今后类似工程边坡的稳定性分析提供参考借鉴。

回采巷道围岩支护优化

山西某矿11305运输巷在地应力、地质构造以及原有支护方案支护强度低等因素综合影响下,呈现出围岩变形量大、变形持续时间长、后续使用需频繁修整等问题。为确保回采巷道安全使用,依据11305运输巷现场条件,提出以强化围岩表面支护、提升围岩承载能力并充分发挥锚索悬吊作用为核心的围岩支护优化方案,并具体对支护优化参数进行设计。经现场应用后,11305运输巷顶板、底板及巷帮收敛量分别控制在105 mm、182 mm及157mm以内,可满足巷道后续掘进及使用需要。

抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁开挖施工技术研究

地下厂房岩锚梁开挖施工是抽水蓄能电站建设的重点项目,施工团队必须加强现场的质量监控,认真分析岩锚梁开挖施工技术的要点,加强施工现场的工艺控制,确保工程建设符合标准。基于此,文章分析了多项同类型工程的建设经验,结合某地工程实际情况,讨论了地下厂房岩锚梁开挖施工中各流程的工艺控制方法,总结了地下厂房岩锚梁开挖的施工关键技术措施,以供参考。

地下厂房岩锚梁支护不完备情况下桥机试验数值仿真与监测分析

受施工现场实际情况及施工进度等客观因素影响,岩锚梁可能发生支护不完备情况下桥机试验的特殊工况,严重威胁结构稳定性。为此,以某大型水电站地下厂房岩锚吊车梁为例,针对支护不完备情况,采用三维非线性有限元模拟方法,按照实际的开挖模拟顺序模拟主厂房的开挖及岩锚梁的填筑,引入连续介质胶结单元模拟梁身混凝土与岩体壁座之间存在的软弱接触面。计算结果表明,在现有的初期支护措施下,进行桥机试验对围岩、备用机组初期支护结构、吊车梁及锚杆的应力应变状态均不会产生大的影响,围岩和吊车梁之间的胶结面有张开的趋势,但不会产生明显的张开量。现场监测结果显示,在桥机试验前后,岩锚梁预应力锚杆应力、岩锚梁与岩壁接缝变形等监测数据基本保持不变,未发现异常变化情况,说明岩锚梁工作状态正常。

施工期地下厂房岩壁吊车梁安全性态初步分析

某水电站地下厂房岩壁吊车梁为钢筋混凝土悬臂梁,由三排锚杆锚固在边墙上。通过重点分析各监测断面围岩面接缝开合度及围岩与混凝土梁体结合处锚杆应力变形,结合各断面围岩内锚杆应力和梁体混凝土钢筋应力,以及巡视检查结果,综合评价岩壁吊车梁荷载试验前的安全可靠性,为岩壁吊车梁荷载试验提供依据。

大倾角煤层易滑移片帮巷道稳定性控制技术研究

为解决艾维尔沟煤矿大倾角煤层9#行人平巷易滑移片帮的难题,综合应用地质条件调查、理论分析、数值计算、物化分析、现场测试等手段和方法,对巷道滑移片帮机理及对策进行研究。研究结果表明:9#行人平巷顶板岩层在裂隙水的影响下,岩层结构面严重泥化,沿煤层倾向发生错动滑移,导致巷道高帮煤体失去顶板的约束力,在中上部形成深度约8m的拉剪破坏三角塑性区,造成煤体滑移片帮,进而导致巷道整体失稳。控制9#行人平巷易滑移片帮的关键是“强顶护帮”及非对称支护,据此提出了9#行人平巷“顶板注浆锚杆(索)+巷帮锚索桁架梁组合支护”的围岩控制方案,现场实践效果良好。

大型地下厂房岩锚梁爆破安全控制标准研究

利用动力有限元数值模拟,研究爆破震动荷载作用下岩锚梁的动态响应特性,研究结果表明爆破震动作用下保证岩锚梁的安全关键在于防止岩锚梁与岩台黏结面被拉裂,应严格控制岩锚梁水平向质点峰值振动速度。结合龙滩水电站地下厂房开挖爆破震动对岩锚梁影响控制的工程实例分析,综合考虑岩锚梁的结构特点、混凝土的强度性能、强度随龄期的增长规律、岩锚梁与岩台黏结面的微观结构及强度等因素,探讨大型地下厂房岩锚梁龄期小于28d条件下进行下层岩体开挖的可行性及不同龄期的爆破安全质点振动速度控制标准。认为岩锚梁浇注后28d内,爆破安全振动速度可以按新浇混凝土的控制标准确定;龄期大于28d的岩锚梁,振动速度不超过7cm/s的控制标准有一定安全储备。

瀑布沟电站地下厂房洞室群施工期监测分析

瀑布沟水电站地下厂房洞室群包括6条引水隧洞、地下厂房、主变室、尾调室和2条尾水隧洞,布置于大渡河左岸花岗岩山体中。本文在简介洞室群布置、工程地质条件、监测设计和实施情况的基础上,着重分析了地下厂房、主变室和尾调室等三大洞室的变形量级与变形特征,评价了洞室群的稳定性。瀑布沟水电站地下厂房洞室群围岩质量整体较好,变形一般小于40 mm,但是局部受结构面影响变形较大,最大变形可达105 mm。变形较大部位一般出现在侧墙的上部,如主厂房的岩锚梁部位附近。结构面对围岩变形的控制作用显著,其上下盘的差异变形导致了施工过程中的岩锚梁开裂现象。因此,洞室群监测设计和岩锚梁结构设计均需要考虑这类局部差异变形现象。围岩变形的时效特征不显著,开挖施工结束后围岩变形与支护结构应力收敛速度较快,位移变化速率基本在1 mm/月以内,应力变化速率基本在5MPa/月以内,洞室群稳定状况良好。

地下厂房岩锚梁接触面非线性有限元模拟方法

地下厂房岩锚梁接触面是岩锚梁整体结构薄弱环节,建立合理的接触面模拟方法是岩锚梁有限元数值分析的重要内容。针对地下厂房岩锚梁与围岩接触问题,分别构建模拟岩锚梁与围岩接触面非线性特征的有限元数学模型和力学模型。在Desai薄层单元基础上,推导岩锚梁接触面单元有限元数学模型,该数学模型形式简单,便于有限元计算;结合非线性弹性理论和弹塑性理论,提出岩锚梁接触面3维非线性力学模型,该力学模型能够模拟岩锚梁接触面弹性阶段的非线性现象和塑性阶段的损伤软化现象。针对岩锚梁接触面闭合、张开、剪切滑动等变形特征,提出考虑接触面黏结、开裂、滑移现象的分段式抗滑安全系数。详细论述了所提模型的有限元实现方法,并据此编写了有限元程序。将本文模型应用于某地下厂房岩锚梁有限元分析计算中,与接触面等效连续模型相比,所提模型计算得到的岩锚梁梁体应力稍小,荷载更多的是由长锚杆承担,梁体的整体变形量增加了2~3 mm,说明接触面的存在使得岩锚梁整体稳定性降低,岩锚梁接触面处的安全系数也稍小,局部出现拉裂损伤,与实际工程岩锚梁接触面开裂现象相吻合,说明所提模型能够合理反映岩锚梁接触面非线性接触特征。为地下厂房岩锚梁稳定分析提供了一种有效的有限元分析方法。