托顶煤巷道锚固“梁-拱”结构分类及顶板冲击失稳机制

我国煤矿托顶煤巷道冲击地压频发,且冲击动载下顶板灾害尤为严重。为探究托顶煤巷道顶板锚固结构类型和冲击失稳机制,以陕西某矿301工作面回风巷道大面积冲击垮顶为工程背景,运用相似实验、理论分析及数据统计等方法,分析了托顶煤巷道围岩应力、位移和巷表加速度的动载响应特征,研究了顶煤厚度与支护构件影响下顶板锚固结构的分类特征,探究了弹性波下托顶煤巷道的应力响应机制,提出顶板锚固“梁-拱”结构的冲击失稳机制,评估了301工作面回风巷道的抗冲能力,并提出了相应的抗冲支护优化方案。结果表明:①冲击动载下托顶煤围岩应力和位移等监测数据验证了顶板存在内、外层的梁或拱形锚固结构,因顶煤厚度增加,顶板内层锚固结构存在由“梁”向“拱”的转换;②基于顶煤厚度与支护构件相对关系,将顶板锚固结构划分为薄顶煤的“叠加梁-拱”、厚顶煤的“组合梁-拱”和特厚顶煤的“组合拱”,建立了厚煤梁由“梁”向“拱”转化的临界厚度指标;③顶板锚固梁结构和锚固拱结构的冲击失稳机制为动静载荷下分别达到其拉伸、剪切强度极限后破坏,锚固“梁-拱”结构对冲击载荷的放大效应受其尺寸影响明显;④特厚顶煤的“组合拱”结构中内层拱承载强度较低,可增加锚杆长度提升内层拱厚,对应的“组合拱”结构的承载能力上升明显,与抗冲能力评估结果相符。

某铜矿高应力采矿扰动不良围岩巷道SSG联合支护技术研究

某铜矿深部高应力不良岩层蠕变变形控制难度大和维护成本高,为降低巷道支护成本,本文分析深部巷道围岩变形破坏特征以及影响因素,针对“喷锚+U型钢架+锚注(SUG)”联合支护巷道变形量大、维护成本高的问题,开展了“喷锚+钢管梁支架+锚注(SSG)”联合支护研究。在确定联合支护结构参数的基础上采用FLAC有限差分分析软件,进行SUG和SSG支护巷道围岩数值模拟与分析。结果表明:SUG和SSG支护巷道围岩最大变形分别为38.6 mm和25.7 mm,后者比前者支护围岩最大变形降低33%。相同条件下长50 m巷道,SUG和SSG支护与两年内返修成本分别为155万元和80万元,后者比前者降低48%。在该矿区1 000 m中段不良地层开展SSG支护巷道的现场试验,并进行长达3~5年的变形监测。结果显示,SSG支护巷道的稳定性好、安全性强和性价比高,完全满足高应力不良岩层巷道蠕变变形控制要求,在该矿区深部不良岩层巷道支护与返修工程中得到推广应用。

深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术

针对深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷易冒顶、大变形、难支护等特点,基于锚杆和锚索支护理论,提出了兼具组合梁和组合拱承载效应的梁-拱锚固承载结构,分析了梁-拱锚固结构的几何特征,揭示了不同锚固参数条件下梁-拱锚固结构的形成过程及演化规律,反映了不同支护形式下煤巷顶板的锚固结构效应。采用FLAC^(3D)模拟研究了4种支护技术方案条件下深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩位移与塑性区损伤扩展演化规律,揭示了不同支护技术方案对矩形断面煤巷围岩的控制效果,验证了采用基于梁-拱锚固结构的深部软弱破碎复合顶板矩形断面煤巷支护技术方案的合理性,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"梁-拱锚固结构"支护技术方案有效地控制了深部软弱破碎复合顶板煤巷离层与大变形,维持了深部软弱破碎复合顶板煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。

全长锚固式锚杆桁架的成拱理论

锚杆桁架支护系统是一种十分有效的顶板维护方法,关于这种支护形式作用机理的研究尚处于初级阶段。本文根据裂隙梁的成拱作用原理,讨论了全长锚固锚杆桁架的支护机理:它能够通过挤压作用改善顶板应力状态,增加拱座处的水乎推力,提高不连续面的摩擦阻力,从而实现支护目的,由此机理出发得到的理论公式可直接用于此种支护的分析和设计。

基于梁-拱式组合结构的薄层状复合顶板锚固设计

为了保证薄层状复合顶板条件下矩形巷道围岩的锚固支护效果,通过相似模拟试验,基于锚固体强化理论和普氏压力拱理论,提出和验证了顶板锚固的梁-拱式组合结构.以岩体结构为中心,进行围岩锚固参数设计,根据库仑准则和锚固体梁的剪切破坏准则计算下位顶板锚固体梁的厚度,据此确定顶板锚杆长度;根据顶板上部普氏拱高确定锚索长度;根据直接拱脚在巷帮的深度和相邻帮锚杆作用重叠区域的相互关系,探讨了帮锚杆长度、间排距的确定及校核方法.研究表明:在保证两帮锚固稳定的前提下,通过锚索的悬吊作用,下位锚固体梁与上位普氏拱形成组合锚固体自承和承载结构.

宝兰客运专线石崖隧道下穿岩堆综合设计

以宝(鸡)兰(州)客运专线石崖隧道工程为背景,针对洞口岩堆等不良地质条件,提出可靠、安全、有效的设计方案。结合工程的地形地质特点,设计方案中对隧道影响范围内的岩堆采用"锚索框架梁防护+锚索抗滑桩+接长明洞+拱盖法"的综合立体防护措施,并对隧道基底采用钻孔灌注桩进行处理。通过防护措施的设计,有效地保证了岩体的稳定性,为施工及行车创造了安全条件。

某拱塔斜拉桥新型结构设计与分析

为分析景观拱塔的强度和稳定性、钢混结合段和地锚梁的受力特点。文中以某拱塔景观斜拉桥为依托,采用Midas空间杆系有限元模型和Ansys实体有限元模型进行分析。研究分析得出,拱塔在裸塔阶段的强度和稳定性有较高的安全储备;钢混结合段受力较小,确定相应的构造措施;地锚梁需要设置一定数量的凸榫来抵抗水平力。研究成果对今后类似工程提供一定的参考。

某自锚上承式拱桥拱肋现浇支架施工技术研究

对沪杭客运专线海杭特大桥上跨石大公路88m+160m+88m自锚上承式拱桥的拱肋现浇支架施工技术进行研究。通过计算分析,采用梁柱式整体支架、拉杆协作体系支架、异型帽梁等一系列新颖、安全的施工措施,保证了该桥顺利施工。

大跨度钢箱梁悬索桥加工制造精度控制

目前大跨度钢箱梁悬索桥在国内桥梁建造中运用广泛,以重庆某长江大桥为研究对象,通过加设横向制造预拱、加放节段余量及焊接收缩量、采用横隔板单元二次切割、锚箱块体制作安装等工艺方法,对大跨度钢箱梁悬索桥加工制造精度控制进行研究。

无应力长度控制法在梁拱组合桥调索中的应用

在实际工程施工中,梁拱组合体系桥常需要进行二次调索。将无应力长度控制法应用于(55+230+55)m某大跨梁拱组合体系桥的二次调索过程,提出了计算索力增量的k值迭代法,并与差值迭代法进行比较分析,结果表明,该方法目标明确、迭代次数少、计算精度高、方便施工,在工程应用中取得较好的效果。

不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术研究

为了研究不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术,理论分析了巷道底板控制技术,然后采用FLAC 3D模拟软件,模拟分析了3种不同底板支护方式下深部巷道底鼓控制技术,采用反底拱锚固梁+锚索技术和U型钢全封闭支架技术,巷道底板变形量分别减少了80%和81%,巷道底板塑性区范围得到控制,在底板形成了一圈具有自承能力的“承载圈层”。研究为深部巷道底鼓的控制提供了技术支持。

基于影响矩阵的桥梁合理设计状态的确定

在分析基于线性、非线性调值计算的影响矩阵法的基础上,深入剖析影响矩阵法在斜拉桥、系杆拱桥、自锚式悬索桥及预应力混凝土梁式桥合理成桥状态确定中的应用,提出一些较具实用价值的计算方法,可为桥梁设计提供有益的参考。

鲁家峙钢管混凝土拱桥混凝土系杆梁施工中的关键技术

鲁家峙钢管混凝土拱桥混凝土系杆梁采用支架现浇混凝土施工方法,介绍了高支架模的设计、施工,系杆梁的线形控制措施及下锚箱位置控制措施。

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。

开封黄河公路二桥桥型方案研究

河南省境内黄河宽浅游荡,拟建的七朝古都开封黄河公路二桥正处于这样的位置,在桥型方案设计中突出桥梁创新、桥梁景观,从结构组合入手,达到桥面变化的目的;提出了部分斜拉桥、自锚悬索桥、连续梁桥、梁拱组合结构这几种100至200m中等跨径与大跨度之间的桥梁方案,推荐的七塔部分斜拉桥方案,不但满足了黄河河道的要求,在桥梁新技术上有所突破,并使得桥梁的经济、使用和景观三者的结合上达到了理想的效果。

锁脚锚杆控制隧道初期支护沉降的原理和应用

当前软岩隧道初期支护因沉降变形量大而造成的成本消耗高问题较突出,初期支护底脚作用力与锁脚锚杆抗力不平衡是隧道初期支护沉降的主要原因,其中建立支护底脚与锁脚锚杆之间力的平衡关系是控制隧道初期支护沉降变形的重要前提。以弹性地基梁柱原理和摩擦桩原理来计算分析锁脚锚杆的内力和位移及其与地基的反力关系,以此确定锁脚锚杆的承载能力;通过分析锁脚锚杆对支护结构的柔度,确定其与支护结构的相互影响,进而建立考虑锁脚锚杆对支护结构底脚影响的支护结构力学计算模型,计算其作用于锁脚锚杆端上的作用力作为锁脚锚杆的设计依据;按照上述原理,分析了Ⅴ级围岩当前流行的?42锁脚锚管的不足,并示例计算分析了?108锁脚锚管的承载能力;最后以Ⅵ级围岩风积砂隧道施工的实例来说明“分布式”加强锁脚锚管以及锁脚锚桩控制支护沉降变形的显著效果验证技术的可行性;结论认为软岩隧道初期支护可按照“荷载—结构”原理确定围岩与支护、支护与锁脚锚杆之间的作用力与反作用力关系,达成支护结构之间力的平衡稳定以实现控制支护沉降的目的。

锚索抗滑桩在道路边坡防护中的应用

在城市道路建设中,常常会遇到道路红线受限,不得不针对红线外路基边坡进行边坡防护的问题,以福建省永泰县北江滨路与二环路交叉口范围红线外路基边坡防护为案例背景,探讨了锚索抗滑桩在保护古建筑地基稳定中的应用,并简要的论述了锚索抗滑桩的计算原理和方法,可供类似工程参考借鉴,具有一定的指导意义。

下承式连续拱梁组合体系异型拱桥设计

宁海县宁东新城腾飞路下徐溪大桥主桥为25m+80m+25m的空间三角形拱肋异型拱桥,是三跨连续钢箱梁与下承式拱的组合体系。三角形拱桥是目前新近发展的一种异型拱桥结构,该桥以独特的拱结构设计,让人感觉自然流畅,通过结构本身展现的力度感彰显了简洁、挺拔、刚劲有力的造型之美。拱肋为钢结构拱肋,采用全焊钢箱形截面,截面呈六边形布置;两片拱肋之间于顶部设置横向连系。主梁加劲梁采用纵横梁体系。吊索区标准节段长度为7.5m,吊索均采用平行钢丝索。主墩采用柱式墩,桥台采用扶壁式桥台,均下接承台桩基。采用midas软件进行静力及稳定性分析,表明结构的强度、刚度及稳定性均符合规范受力要求。采用ANSYS有限元软件对构造受力复杂的局部关键节点区域进行有限元三维仿真分析可知,局部满足受力要求,结构设计合理。

多跨拱梁组合桥设计研究

介绍了一座跨海大桥的设计过程,该桥是一座连接人工海岛与陆地的跨海车行桥,桥梁结构采用了五跨连拱的拱梁组合体系,桥梁结构复杂,拱肋高低起伏,造型优美。

基于反底拱锚固梁控制技术的巷道底板支护研究

为了解决巷道底板底鼓现象,采用反底拱锚固梁控制技术,研究了巷道底板支护,根据研究区地应力场的测试结果,对巷道底板支护方案及参数进行了设计,然后对巷道底板进行反底拱锚固梁控制,首先对巷道底板进行注浆加固,然后在底板中施工锚索、锚杆+反拱支护。研究表明,采用反底拱锚固梁控制技术,可以有效控制巷道底板的变形。研究为深井底鼓的控制提供了技术支持。