支撑渗沟在膨胀土浅层路堑边坡处治中的应用

边坡对道路工程的安全起着至关重要的影响,通过结合工程实例,在分析郴州某道路膨胀土浅层路堑边坡发生破坏原因的基础上,结合支撑渗沟的作用原理以及尚未完全破坏的坡面人字形骨架,提出了“支撑渗沟+尚未破坏的人字形骨架+坡脚恢复挡土墙”的处治方案,相比其他的处治方案更经济、易施工,且防护和排水效果明显。可作为其他类型工程的借鉴方案。

路堑边坡浅层塌滑的控制因素与生态防治措施——以双达公路边坡为例

有效掌握边坡浅层塌滑机制及其影响因素的主次关系是开展路堑边坡变形预测及塌滑治理的重要前提。为此,以阵雨条件下甘肃省双达高速某路堑边坡为研究对象,首先通过FLAC3D有限元软件平台编写FISH语言,实现饱和度、重度和土体抗剪强度之间的动态关联,然后求解不同降雨强度、坡比和降雨历时条件下路堑边坡的安全系数,并基于灰色关联理论确定路堑边坡浅层塌滑主要外界因素的主次关系,最后通过室内降雨试验和现场生态防护试验总结出路堑边坡浅层塌滑机制,提出浅层塌滑生态防治措施。研究表明:降雨过程中,路堑边坡破坏模式由深层整体滑动向浅层局部滑动演化,且随坡比的降低,浅层塌滑区域由路堑边坡的坡肩部位向坡脚部位演化;相比降雨强度和降雨历时,坡比对路堑边坡浅层塌滑影响性最大;降雨过程中,路堑边坡浅层土体累计冲蚀率随时间呈现出先降低后增加的趋势,设置拱骨架和降低坡比均能提高路堑边坡浅层土体的抗塌滑能力;相比HP-FGM和EFM防护材料,聚丙烯纤维土防护材料时效性最理想,路堑边坡浅层塌滑生态治理效果最好。

综合管廊基坑围护结构横跨既有浅埋隧道的影响分析

为探明新建综合管廊施工对既有浅埋隧道的影响,文章依托天水某综合管廊横跨既有浅埋隧道工程,利用有限元软件建立了综合管廊和浅埋隧道的整体模型,进行了桩顶放坡段开挖、围护桩施工、基坑开挖、基坑回填、通车运营期等多种工况的有限元计算。计算结果显示,在综合管廊明挖基坑施工全过程中,虽然会对下伏浅埋隧道造成一定影响,但结构安全控制指标均在规范要求范围内,影响程度可控。

预制装配式地下综合管廊地震动力响应分析

为研究地震动荷载对大跨度浅埋明挖装配式结构受力性能产生的影响,本文以中山地下综合管廊项目为背景,借助有限元软件ABAQUS建立土体-管廊结构三维实体模型,通过调整埋深和加速度峰值(0.1 g、0.2g、0.3g),模拟装配式管廊结构受力和变形影响。研究结果表明:(1)在相同地震波荷载下,装配式结构相较于现浇结构最大主应力增加33.75%,最小主应力提升12.63%;(2)现浇结构侧墙-中墙的相对位移波动较小,而装配结构波动范围则较大;(3)结构受力最不利位置主要位于大跨度底板受拉侧和顶板与中隔墙相交的腋角处,在设计和维修加固过程中应当重点关注。本文研究成果可为类似大跨度浅埋明挖装配式管廊结构设计提供参考。

富水卵石土大直径双模盾构浅覆土始发技术研究

盾构始发是盾构施工工序中的关键一步,其施工质量好坏直接关系到始发竖井及其周边环境的安全。为解决富水卵石土地层大直径双模盾构浅覆土始发,盾构切入土体易发生水土流失、洞门密封效果差、洞门破除困难等问题,结合紫瑞隧道盾构段出洞端地层情况及施工环境条件,采取“咬合素混凝土桩+袖阀管注浆加固+降水”综合措施进行端头加固;洞口处围护桩钢筋笼全部换用玻璃纤维筋保证盾构的快速安全始发;布置两道延伸钢环止水装置以及配套措施加强密封止水效果,最终形成一套适用于富水卵石土地层的大直径双模盾构浅覆土始发技术。

浅埋极薄煤层切顶留巷无煤柱开采技术应用研究

为提高极薄煤层煤炭资源回收,降低巷道掘进矸石产出,消除因煤层开采导致的地表生态破坏,采用理论分析、数值模拟和工程试验结合的方法,对浅埋极薄煤层切顶留巷无煤柱开采可行性进行了研究,对浅埋极薄煤层工作面切顶留巷参数进行了设计,并提出留巷围岩控制技术。沿空巷道实施切顶后,垮落顶板对上覆岩层形成有效支撑,同时留巷顶板形成短悬臂结构,降低覆岩活动对留巷围岩影响;与传统留煤柱开采相比,切顶留巷无煤柱开采技术能有效修复工作面两端覆岩裂隙发育及地表裂缝。现场实践表明:留巷形成后,工作面后方70~100 m两帮移近量在25~45 mm;切顶留巷无煤柱开采技术应用后,地表无明显裂缝产生,且提高了煤炭资源回收率,应用效果较好。

退化草原群落地上生物量和多样性对改良措施的响应

为改良恢复已退化的草地,于2012年在退化草地上设置切根、围栏封育、浅耕翻等3种措施,与同期设置的由自由放牧引起的退化草地作为对照,并于2020年生长季高峰期对植物群落地上生物量、多样性等指标进行调查,结果表明:(1)与退化草地相比,实施改良措施9 a后,3种改良措施均可以显著提高植物群落地上生物量(P<0.05),且浅耕翻方式最好;3种改良措施均显著提高了群落中根茎型禾草的地上生物量(浅耕翻>切根>围栏封育>对照),而显著降低了丛生型禾草的地上生物量(对照>围栏封育>切根>浅耕翻)。(2)群落物种多样性在围栏封育下具有明显升高趋势,在浅耕翻和切根方式下均呈显著降低趋势,且群落物种多样性在切根方式下显著低于浅耕翻(P<0.05)。(3)群落中丛生型禾草地上生物量与群落物种多样性呈显著正相关关系(P<0.05),而根茎型禾草地上生物量与群落物种多样性呈极显著负相关关系(P<0.01)。综上所述,3种改良措施中,长期围栏封育对于多样性的维持具有一定促进作用,浅耕翻措施对群落生物量的恢复和提高具有较好效果。

“斜台阶切落体”结构特性及对覆岩采动裂缝的影响研究

针对我国西部矿区浅埋厚煤层下采煤易出现矿压剧烈、地表沉陷破坏严重等现象,以西部某矿22021工作面为研究背景,提出了浅埋厚煤层下的“斜台阶切落体”结构力学模型,得到了结构失稳的条件方程和求解支护力大小的公式,通过PFC数值模拟和工程应用进行了验证,并分析了该结构对覆岩采动裂缝发育规律的影响。结果表明:影响“斜台阶切落体”结构稳定性的主要因素为岩块块度和回转角,该结构的稳定性会直接影响覆岩采动裂缝的发育情况。煤层开采过程中,覆岩采动裂缝发育表现为斜角度延伸及周期性横向扩展特征,“斜台阶切落体”结构失稳前,裂缝发育阶段处于缓慢增长期,结构失稳后会导致覆岩采动裂缝数量出现断崖式增长,发育阶段进入急剧增长期,结构稳定性直接影响了覆岩采动裂缝的发育情况,从而影响地表沉陷的破坏情况。覆岩采动裂缝数量先后经历了1个缓慢增长期和4个急剧增长期的动态发育过程。在缓慢增长期,裂缝数量表现为随工作面推进距离增长的指数变化关系;在急剧增长期,裂缝数量表现为随工作面推进距离增长的线性变化关系。研究结果可为采动损害防护及地表生态修复提供依据。

浅孔爆破切顶卸压在厚硬顶板沿空留巷中的应用研究

针对厚硬顶板沿空留巷大面积悬顶、巷旁充填体大变形等问题,浅孔爆破切顶卸压是优化沿空留巷围岩结构的有效途径之一。以三河尖煤矿厚硬顶板为工程背景,采用LSDYNA数值模拟和理论计算方法分析了浅孔爆破切顶卸压机理,确定了合理的沿空留巷切顶卸压参数。研究结果表明:相邻炮孔可以起应力导向和叠加效应,裂隙产生以拉伸断裂破坏为主,破碎区和裂隙区为厚硬顶板断裂提供了弱面,厚硬顶板及时垮落,消除大面积顶板突然垮落产生急增压和冲击破坏的危险。采用浅孔爆破切顶卸压+巷旁充填体相结合的留巷围岩控制技术,建立了浅孔爆破切顶卸压沿空留巷力学模型,确定了炮孔深度为5000 mm、孔径为42 mm、装药不耦合系数为1.3、炮孔间距为900 mm、炮孔向采空区侧倾角为80°、充填体支护阻力为7.73 MN/m的切顶参数。研究成果成功应用于三河尖煤矿72207工作面沿空留巷切顶卸压工程实践,留巷围岩保持完整,维护效果较好。

薄层灰岩浅截帷幕注浆技术在柴汶河流域地表老空一体化治理中的应用

新汶矿区主要开采2、4、6、11、13、15号煤层,已有近80年的开采历史,目前有良庄煤矿、孙村煤矿、协庄煤矿和华丰煤矿等生产矿井。长期的开采形成了大面积分布的采空区,尤其是在矿区浅部,近煤系露头处地表水—第四系水—老空水具有密切的水力联系,柴汶河自东向西流经煤系露头,汛期涌水量增大成为矿井重要的补给水源,对矿井安全造成了很大威胁。2007—2014年,新矿集团采用河床铺底、砌坝护坡、修筑矸石大坝、回填取土采沙坑以及采空区注浆充填等手段,对柴汶河及其支流进行长期治理,先后投入近3亿元资金,治理取得了显著效果,沿河矿井汛期涌水量明显减少。但近煤系露头处地表水—第四系水—老空水仍有一定水力联系,为防止地表水由采空区域渗漏或泄露井下,有效堵截过水通道,新矿集团协庄煤矿实施了东翼注浆封堵工程,消除柴汶河与矿井浅部水平水力联系,以减小矿井浅部涌水量,取得了较好的效果。

杨伙盘煤矿30116工作面过沟开采漏风规律研究

为了对杨伙盘煤矿浅埋煤层矿井特殊地质环境下采场中覆岩裂缝的发育变化规律,及其在作业面顶部透风裂隙的发育发展特性做出更全面的研究与剖析,运用了物理相似实验方法对采空区面积裂缝的发育规律进行了仿真,由此发现了该类型煤层在开采阶段中覆岩导气裂缝的发育状况,并采用数值模拟方式模拟表明运用堵漏等防治措施,能够大幅度降低采场漏风,同时还确定了巷道围岩的粘滞阻力、间距、施工期限等主要工艺参数。文章以杨伙盘煤矿30116作业面为主要研究对象,还原了30116作业面在开发过程中的裂隙发展过程,通过实践证明了模拟防治措施参数的有效性。该研究指导了煤矿生产中采空区遗煤自燃防治及防治水工作,给矿井的安全高效生产带来了较高的经济效益。

浅孔留矿采矿法在内蒙古某矿山的应用

矿区地处内蒙古自治区,全矿床共获得资源/储量矿石量500万t,金属量24 t。为了使有限的采矿技术资料得以有效开发和合理使用,必须选取经济上合理、科技上有效的采矿方法作为研究重点。通过阐述浅孔留矿采矿法在内蒙古某矿山的实际运用,分析了该采矿方法所对应的采准切割工程,得出浅孔留矿采矿法在本矿山的使用较为合理的结论,并为同类矿山采矿方法的选用提供了借鉴。

大采高浅埋深开采地表裂缝成因分析研究

为了掌握大采高浅埋深开采地表裂缝发育规律,以超化煤矿22001工作面为研究对象,通过现场监测和理论分析,获取地表裂缝分布特征及变形参数,分析了地表非连续变形的形成原因。结果表明:动态裂缝超前距为38.5 m,发育周期19 d;裂缝最终呈现密度大、宽度小、无台阶型发育、压缩变形区域小、裂缝角偏小的特征。上覆岩层中关键层的破断是地表裂缝产生的根本原因,因覆岩岩性较软,松散层较厚,应力在传递过程中受到削弱,进而降低了台阶裂缝发育的可能性;黄土层抗拉能力弱,故地表形成了密集分布、无台阶发育的裂缝特征。

沟壑切割浅埋区塌陷灾害形成机理分析

基于冯家塔矿区地表沟壑纵横切割、浅埋煤层开采条件分析的基础上,结合1201工作面开采地表塌陷现场调查,给出了开采引起地表塌陷灾害的类型及特征,应用物理相似材料模拟和数值计算模拟方法,模拟分析了该条件下开采引起沟壑边坡崩塌、滑坡灾害的形成机理,并提出相应的灾害防治方法,为类似条件下开采地表塌陷灾害防治提供依据。

管棚成孔引起的地表沉降

针对浅埋暗挖法施工中管棚成孔引起的地表沉降,通过离心模型试验,分别就Φ108和Φ159管棚成孔应力释放产生的地表沉降进行模拟分析,归纳出地表沉降与管棚数量和管棚直径相关的方程.以南京地铁1号线南京站站的下穿沪宁铁路的双洞隧道的72根管棚施工为例进行计算,所得的近似解与实测值具有良好的一致性.

浅埋暗挖隧道开挖进尺的计算方法探讨

浅埋暗挖隧道施工过程中,合理确定开挖进尺的大小至关重要,开挖进尺过小,则开挖工期延长,临时支护增加;开挖进尺过大,易引起隧道上覆土层不稳定,甚至塌方。从普氏平衡拱理论和太沙基松散介质理论出发,推导了开挖进尺的计算公式,并结合工程实例进行了分析。结果表明,所推公式具有合理性。

大采高浅埋煤层开采地表移动变形特征研究

大采高浅埋煤层开采地表移动变形具有一定的特殊性,文章在对韩家湾煤矿2304工作面开采地表移动观测的基础上,确定了韩家湾煤矿开采岩层移动参数,分析了影响采空区地表裂缝形成的主要因素,给出了厚松散层浅埋煤层开采地表移动变形破坏规律,为今后矿井"三下"开采以及保护煤柱的安全合理留设提供科学依据。

大采高强矿压煤层切顶卸压沿空留巷围岩稳定性研究

为了分析切顶卸压条件下沿空留巷围岩的稳定性,以三江煤矿浅埋深大采高煤层109工作面运输巷沿空留巷为研究背景,对切顶卸压条件下沿空留巷围岩变形规律及巷旁支护体受力特征进行研究,建立了切顶前后沿空留巷巷旁支护体受力计算模型,对切顶前后的沿空留巷进行了围岩受力分析及变形与破坏数值模拟,推导了切顶卸压后巷旁支护体受力力学方程,得出了巷旁支护体强度计算公式,并在三江煤矿进行了工业性试验。工程实践表明,切顶卸压技术可以改变围岩应力传递规律,使顶板岩层受力向切顶线上方岩层转移,改善了顶板围岩应力环境,减小了巷旁支护体受力,可以保证沿空留巷围岩稳定性与安全性,具有良好的推广应用前景。

大采高浅埋深煤层覆岩破坏规律数值模拟

黄土层地质条件复杂,尤其是在山区,使得煤层开采引起的地表变形移动规律与平原地区有着很大的不同,特别是对大采高,浅埋深煤层更是如此。文章以最具代表性的三道沟矿区为例,运用FLAC3D模拟计算大采高开采引起的沉陷规律,并与现场已有实测数据进行对比分析,得出:通过选取合适的边界约束条件(如模型前后为固定约束,模型表面为自由边界)及岩土物理参数,并对模型进行适当的简化,可以较为准确地模拟出地表沉陷破坏的初步规律,从而掌握将要开采区域未来可能的移动变形破坏情况,提前做好相应准备。此成果对黄土山区研究大采高,浅埋深煤层的地表变形移动规律具有一定的理论价值和科学实践意义。

后云台山隧道洞口浅埋段盖挖法施工技术

针对后云台山隧道右线洞口段埋深浅、邻近既有建筑物的特点,采用盖挖法施工。介绍了洞顶改沟排水、地表注浆加固、挂网喷混凝土防护、回填、双侧壁导坑法开挖等施工措施,同时指出施工注意事项,确保了隧道的施工进度和既有建筑物的安全。结果证明盖挖法施工隧道洞口浅埋段对环境影响小,并可缩短工期、减少投资。