缓凝型水泥浆液配合比优化及锚孔浆岩界面特性影响研究

针对预应力锚杆后张法施工中自由段浆液流动性和缓凝效果差的工程难题,提出使用标准型聚羧酸减水剂作为掺加剂以实现水泥浆液缓凝并提高其工作性能,探究其对锚孔浆岩界面特性的影响。采用室内试验、SEM电镜扫描等手段,结合Matlab多目标优化等方法,对掺加减水剂的缓凝型水泥浆液的锚固性能及配合比优化展开研究,得出适用于预应力锚杆自由段的注浆材料及其最优配合比,并与现行规范推荐配合比进行锚孔横断面结石特性对比试验。研究结果表明:1)随着水灰比增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率和抗压强度减小;随着减水剂掺量的增大,水泥浆液的流动度和凝结时间增大,体积结石率减小,减水剂对浆液抗压强度影响较小;2)未掺加减水剂时,浆液结石体致密性随着水灰比的增大而降低,掺加减水剂使得浆液结石体表面局部存在相对较大尺度的孔或孔隙,对宏观结石体强度有一定影响;3)通过Matlab多目标优化方法推荐了缓凝型水泥浆液最优配合比为水灰比0.3,减水剂掺量1.85%,相关性能参数符合规范要求,且流动度与抗压强度较规范推荐配合比分别提升了72.3%和107%;4)浸水围岩会弱化浆岩界面的抗剪强度,因此在锚杆灌浆过程中保证横断面结石率有利于提高浆岩界面的抗剪强度,本文提出的最优配合比浆液抗剪强度优于规范推荐配合比浆液。

煤柱下方巷道变形失稳规律分析及控制

为解决煤柱下方回采巷道在实际开采中变形严重以及围岩破坏的问题,在对现场条件及支护现状分析的基础上,对当前支护状态下回采巷道的失稳特征进行综合;提出了对回采巷道补强加固支护的方案,并对方案进行详细设计;最后,通过实践生产验证了补强加固卸压方案应用后对围岩的控制效果。

预应力锚栓风机基础混凝土灌浆加固处理浅谈

结合工程实际,对张拉不合格的预应力锚栓风机基础混凝土,从预应力锚栓松动原因、处理思路和注意事项等方面进行分析,并提出处理方案。相关成果可为类似质量缺陷处理提供参考。

厚煤层小煤柱护巷耦合支护技术的优化与应用

长平矿原采用25~30m大尺寸煤柱护巷,为提高煤炭资源回收率,以4309工作面小煤柱沿空掘巷为工程背景,综合运用理论分析与工程类比等方法,确定小煤柱最佳尺寸为6m。沿空巷道采用综掘工艺,浅掘进、轻扰动的掘进方式,配合邻近巷道爆破切顶卸压工艺,选用锚网索耦合支护方式,及时对裸露围岩进行喷浆封闭,滞后注浆加固,有效提高煤柱抗压强度。现场矿压监测表明,巷道变形均在可控范围内,满足4309工作面安全生产需求。

高压旋喷钻机变截面工艺应用于近海锚杆施工的研究

为保证近海地区抗浮锚杆的施工质量和应用效果,提出并介绍了高压旋喷钻机变截面施工工艺,通过在成孔过程中控制锚杆成孔直径,实现下大上小的变截面锚杆结构,从而提高锚杆的抗拔力,可以很好地克服地下水及地质条件差对抗浮锚杆施工的影响。依托青岛太平洋梦时代广场C地块二期工程案例实施情况,证明高压旋喷钻机变截面施工工艺具有施工速度快、经济效益好、质量高、抗拔力大的优点,值得进一步推广应用。

基于注浆工艺的边坡岩体与锚固体间粘结强度试验对比分析

依托我国南部沿海地区的某大型锚杆试验场地,基于不同的注浆工艺,通过试验数据分析与对比,得出,一、二次注浆型锚杆这2种工况下的极限粘结强度情况,并与国家规范给出的建议值进行对比分析。结果表明:在同样的地层与锚固长度条件下,二次注浆工艺下的锚杆极限抗拔力约为一次注浆工艺时的1.1~1.3倍。当锚固长度逐渐变大时,极限抗拔力表现为非线性变大趋势,超过一定值后,一次注浆工艺的极限抗拔力缓慢增大;而二次注浆锚杆的极限抗拔力仍大幅提高。在呈硬塑状的残积砂质粘性土地层条件下,不管是一次注浆工艺还是二次注浆工艺,其相应锚杆的极限粘结强度标准值均远大于规范值。

隧道穿越岩体破碎带超前支护施工技术

九绵高速桂溪隧道区内裂隙带或破碎带(L2、L3及L4)发育,裂隙带或破碎带岩体稳定性非常差,成洞质量差,存在严重的安全隐患。通过采用超前锚杆+超前小导管+预注浆联合的支护技术,可很好地适应不同地质条件,实现对隧道围岩的提前加固,并形成一个稳定的围岩结构体系,促使隧道施工的各道工序都能高效、安全、有序地开展,可为类似工程施工提供一定的经验。

综采工作面快速过老巷联合支护技术应用

为解决15111工作面回采过老巷可能出现大面积来压和片帮冒顶等危害,保证回采安全,对老巷的破坏情况进行分析后,将老巷顶板划分为裂隙发育区和垮落区,并有针对性地采取锚网索支护、高分子材料注浆加固联合支护方案。通过加强支护,使老巷顶板破碎围岩固结,并提高了围岩的稳定性和整体性。在工作面回采通过老巷过程中未发生大面积来压和片帮冒顶现象,确保了工作面回采安全。

考虑开挖面效应的黏结式锚杆锚固效应分析

【目的】为简化计算,在针对全长黏结式锚杆-围岩支护相互作用方面的理论研究中,通常将围岩视为弹性体、将杆体视为刚性、或将锚杆与砂浆界面接触视为刚性,与实际不相符。【方法】针对于此,根据力学假定提出锚杆-围岩分层简化力学模型,基于岩体屈服准则与流动法则,采用应力平衡与位移协调方程,给出改进的考虑隧道开挖面效应下的锚杆-围岩作用弹塑性解,该解法可用于预测隧道锚杆的受力状态与支护效果。之后,依托隧道工程实例对该解法进行验证,探讨了界面剪切刚度、岩体峰后应变软化特性、锚杆托盘刚度对锚杆支护效应的影响。【结果】在分析中发现,围岩应变软化行为对锚杆支护效应影响较为显著,在锚杆支护设计中应考虑到围岩的应变软化行为。在高应力条件下,锚杆托盘刚度在一定程度上影响了锚杆的失效形式,当远端处于塑性区域内部时,增大锚杆界面剪切刚度可有效加强锚杆控制效果。【结论】研究提供的计算程序可对系统锚杆支护的整体支护效果进行有效预测,为支护结构设计提供理论支撑。

全长注浆岩石锚杆双曲线模型的建立及锚固效应的参数分析

根据局部变形理论,通过将岩体对锚固体界面的剪切作用简化为一系列独立作用的切向弹簧,通过锚固体的受力平衡,建立注浆岩石锚杆界面剪应力和轴向载荷的计算方程,并在此基础上对影响锚杆锚固效果的参数进行分析。通过建立的剪应力和轴向载荷的计算公式,得到全长注浆岩石锚杆的界面剪应力和轴向载荷的分布函数,即双曲线分布函数,在对影响其锚固效果参数分析的基础上,得出影响全长注浆锚杆锚固效果的参数有锚固体(锚杆)的直径、弹性模量以及注浆体和围岩体的综合参数,为正确理解注浆岩石锚杆的锚固机制提供一定的依据。

新型高预应力锚索及锚注联合支护技术研究与应用

针对现有支护材料及工艺难以适用于深部软岩巷道大变形的支护难题,在理论分析、室内试验的基础上研发了新型高预应力锚索及其配套工艺,该新型锚索可施加初始预应力达70~100 k N,杆体延伸率10%~12%,可有效阻止开挖后围岩的快速变形,保持围岩的整体性和稳定性,并具有成本低、强度高、不易松动等优点;依据典型深部软岩巷道围岩变形特征及破坏机制,提出了以新型高预应力锚索和注浆锚杆为核心的联合控制技术,即支护初期采用以新型高预应力锚索为主,金属网、混凝土喷层为辅的柔性支护;后期进行全断面注浆,内外结合,从根本上提高支护强度。经现场试验证明,该技术能有效提高锚索受力状态,降低围岩变形速率,缩短围岩变形时间,围岩最终变形量只为原支护方案的30%左右,锚索平均受力提高了近4.7倍,取得了良好的支护效果,具有重要的推广应用价值。

大松动圈围岩锚注与预应力锚索联合支护技术的机理与实践

文章针对大松动圈围岩变形破坏的特点,以理论分析、实验研究与工程实践相结合,研究了预应力锚索与锚注支护大松动圈围岩的机理,提出用锚注加固松动岩体,用预应力锚索调动深部岩体抗破坏能力并对外部围岩提供“环向约束”,两者结合使用能够形成多重围岩加固圈,从而彻底控制大松动圈围岩的变形破坏。该技术通过工程实践,证明其具有经济和技术优势,在岩土工程中有着广泛的实际意义与推广价值。

深部高应力膨胀性软岩泵房支护技术

基于唐口煤矿泵房的岩石力学试验、岩石矿物组成分析、地应力测试、破坏机理分析,提出了采用以锚索桁架、锚注为核心的联合支护体系,来解决深部高应力膨胀性软岩大型硐室的支护技术难题。监测结果表明：加固后泵房围岩最大变形量仅有6 mm,3个监测断面平均变形量仅为4.7 mm,结果说明以锚索桁架、锚注为核心的联合支护体系提高了围岩自身承载能力和支护结构的整体性,有效地控制住了围岩的变形和底臌,保持了泵房围岩的长期稳定。

深井软岩大断面硐室二次加固技术及稳定性分析

软岩大断面硐室的支护问题被视为困扰当今煤矿生产的主要难题之一。针对磴槽煤矿600m埋深十平泵房硐室传统支护效果不佳的情况,采用锚网喷、锚索及二次注浆联合支护方案对硐室进行修复加固,并采用底角锚杆及反底拱来防止底鼓的产生,取得了较好的支护效果。为验证该支护方案的机理,应用了大型非线性有限元计算软件ABAQUS进行模拟计算,通过对计算结果的分析,得到了硐室开挖后的应力变化及塑性区的扩展规律,并验证了锚杆组合拱理论和锚索悬吊理论。

锚固参数对地震作用下岩质边坡锚固界面剪切作用影响的数值分析

基于FLAC^(3D)建立锚固岩质边坡数值分析模型,并用优化的cable单元建模分别模拟分析锚杆-砂浆界面上和砂浆-岩体界面上的剪切作用,通过改变全长黏结锚杆的锚固参数(锚固角、锚固段长度、锚杆竖向间距、锚杆直径、锚孔直径),对地震作用下锚固岩质边坡锚固界面上的剪应力及动力响应规律进行研究。研究发现:在地震作用下,随着锚固角的增大,锚固界面上的峰值剪应力减小,边坡永久位移增大;当锚杆在结构面两侧的长度相等时锚杆界面的锚固作用最大化;当锚杆竖向间距减小,峰值剪应力和边坡永久位移均减小;随锚杆和锚孔直径的增大,峰值剪应力和边坡永久位移总体呈减小的趋势。在考虑安全性、经济性的前提下,建议适当减小锚固角和锚杆竖向间距,保持锚杆拉拔段与锚固段长度相等,锚杆和锚孔直径保持合理的比值。该研究可为相关理论、试验研究和锚固边坡抗震设计提供参考。

全长锚固柔性注压锚杆锚固力分析

柔性注压锚杆是一种新型全长锚固锚杆,在岩土介质中受力的复杂性、多变性,使得确定其锚固力较为困难。通过总结锚杆失效破坏形式,分析了柔性注压锚杆锚固力,导出承载能力的计算分析方法,为其设计、试验和进一步应用提供了理论依据。

含锚杆钻孔线单元的3D-FSM·DDM边界元数值系统开发

为了将已开发的3D-FSM·DDM边界元数值系统应用于新奥法施工中锚杆支护之类的实际问题,在原数值系统的基础上,尝试开发了含锚杆线单元的三维边界元数值系统。其基本思路是,首先使锚杆单元和与之重合的锚杆钻孔单元始终点的位移差相等;其次,将全长黏结式锚杆钻孔单元简化成线单元,并且根据Kelvin基本解求其锚杆线单元的影响系数;最后与自由单元一并考虑并进行耦合,形成求解同一个模型边值问题的三维边界元数值系统。

复合顶板巷道围岩控制技术研究

针对星村矿3207轨道巷复合顶板松散破碎、顶板下沉量大、锚索破断等变形特征,分析了巷道变形破坏的原因、复合顶板巷道变形规律和控制技术要点,提出了采用"预应力中空注浆锚索+锚网索"联合支护方案,加强顶板支护强度,充分发挥围岩自承能力。现场工业性试验表明,该支护方案能有效控制巷道围岩变形。

脆性围岩中锚杆的应力分布及岩石剪涨角的影响

根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程,同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷的传递方程,结合圆形隧洞脆性围岩的径向变形方程,推导了理想弹脆性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型,以及锚固段与围岩体界面之间的摩阻力的计算模型。分析了锚杆应力的分布特征以及影响其应力分布趋势和大小的因素,其中重点对围岩体的剪涨角进行了分析。

端锚锚杆锚固质量检测最佳激发波的数值模拟

研究在检测端锚锚杆锚固质量时的最佳激发波.针对一种特定型号的端锚锚杆进行数值模拟,确定了数值模拟中不同频率激发波下有限元模型网格的最佳尺寸,得到了针对该型号锚固锚杆质量检测的最佳激发波,在锚杆顶端可以看到清晰的上界面和底端反射波.利用此最佳激发波对脱锚锚杆进行模拟,可以清楚地看到脱锚段的反射波.因此,在工程上可以直接使用此最佳激发波对锚固锚杆进行锚固质量检测.