埋深和水土含量对松散岩堆抗剪强度的影响

针对松散岩堆剪切力弱会引起滑坡、崩塌等严重自然灾害的问题,运用相似理论,以石英砂为基本岩块、黏性土为填充土,配置相似材料,分别控制不同填充土含量和含水率并进行三轴试验,研究不同埋深下填充土的含量和含水率对松散岩堆抗剪强度的影响。结果表明:填充土的含量和含水率是松散岩堆咬合力和内摩擦角的关键影响因素,咬合力受影响程度更大;填土中的水对于松散岩堆的剪切力起着削弱作用;岩堆剪切力随着埋深的增加而增加,不同埋深处岩堆有相同的最佳填充土含量和含水率;在恒定岩堆土重度情况下,抗剪强度和埋深呈线性关系。

爆破对围岩松动圈的影响研究

为研究爆破开挖对围岩松动圈的影响,以城郊煤矿相同埋深、相同围岩条件下的五采区轨道下山及下平巷和二水平西翼轨道大巷为工程背景,采用现场测试和理论计算相结合的方法,研究巷道在爆破开挖和掘进机“准静态”开挖方式条件下的围岩松动圈变化规律。结果表明,采用强度理论计算得到松动圈厚度要小于现场实测值,采用爆破开挖的巷道围岩松动圈厚度一般要大于采用掘进机“准静态”开挖的松动圈厚度。

深部厚松散层破碎围岩巷道支护参数优化设计

陈四楼矿-720 m辅助水平回风大巷为典型的深部厚松散层破碎围岩巷道,该巷道在原有支护方案下支护失效。针对辅助水平回风大巷的支护难题,研究分析了其变形机理及破坏特征,在原支护方案的基础上,对支护参数进行优化设计,并利用FLAC3D对巷道支护方案进行模拟对比分析。

大松动圈破碎围岩二次注浆加固试验研究

为解决赵庄煤矿高地应力条件下松软破碎围岩巷道持续变形的问题,通过理论分析、试验模拟和现场观测的手段对二次注浆加固进行研究,基于松动圈理论,采用地质雷达探测技术、深浅孔原位复注浆技术及锚注加固技术,在西翼南回风巷原有的锚网索支护基础上进行了全断面二次注浆加固试验。采用数值模拟以及巷道变形量观测的方法对支护效果进行检验。结果表明:二次注浆加固提高了围岩的整体强度,塑性区大幅减小,形成了复合承载结构,实现了锚固体与破碎围岩共同承载和自承载,可有效解决破碎围岩的持续变形问题。

土石混合料的力学特性

利用特制的大型侧限固结仪对我国西部山区机场建设常用的不同土石混合比的填料进行试验,研究了土石混合料的压缩、蠕变和湿化变形等特性.结果表明:土石混合料中石料含量达70%～80%时,填料具有较大的密度,压缩性较小,初始蠕变速率也较小;同一混合料在特定压力下的蠕变量与时间对数近似呈线性关系,并且蠕变速率随应力水平的提高不断增大;高应力水平下,土石混合料遇水将产生很大的湿化变形,并且混合料中细粒土含量对填料的最终湿化变形量影响很大,在对工后沉降要求严格的工程中应对由填料的湿化变形引起的长期工后沉降给予高度重视.

松散土质滑坡位移与降雨量的相关性研究

为了揭示松散土质滑坡滑体位移与降雨量之间的相关性分布规律,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查,采用数理统计分析法,分别对典型浅层和中层松散土质滑坡坡体位移与降雨量进行了指数和幂函数等模型的线性或非线性回归分析和比较。研究结果表明:浅层和中层松散土质滑坡坡体位移与降雨量相关关系一般服从幂函数分布的规律。据此建立松散土质滑坡位移与降雨量的通用统计模型。该研究结果可为降雨条件下浅层和中层松散土质滑坡的变形解体破坏机制及稳定性研究和预测预报提供科学依据。

抗拔荷载作用下锚固体与岩土体界面剪切作用

为了加深对锚固机理的研究,通过建立锚杆在受到拉拔荷载作用下锚固体界面侧阻力产生软化的数学模型,分析了锚固体与周围土体界面分别处于弹性状态、塑性状态、部分进入滑移状态、全部进入滑移状态4个阶段锚杆的轴力、位移和锚固界面剪应力,推导了锚杆产生松动的临界荷载、拉拔荷载与松动长度的关系及锚杆极限抗拔荷载的理论公式。结果表明,当锚杆在受到拉拔作用后滑移破坏首先在端部产生,然后荷载向锚杆里端传递,致使锚固体进一步破坏;根据拉拔荷载与锚杆松动长度之间的关系,当锚固体界面的侧阻力大于临界滑移的侧阻力时,在拉拔荷载作用下锚杆表现为渐进性破坏,当锚固体界面的侧阻力小于临界滑移的侧阻力时,则为突发性破坏。

土石混合体-基岩界面剪切力学特性试验研究

填方体–下伏基岩接触面间的剪切强度是控制高填方体或堆积体边坡稳定性的重要因素,界面强度参数取值是高填方工程设计的重要参数之一。通过较系统地室内大型直剪试验探讨了接触面粗糙度对土石混合料–基岩接触面剪切力学特性的影响。结果表明:在低法向应力作用下,剪应力–剪切位移曲线前期呈现出应变硬化现象,后期呈现出塑性应变现象,且接触面粗糙度越大接触面发生剪切破坏时变形越小;在高法向应力作用下,曲线呈现出应变硬化现象,无明显峰值;相同法向应力水平作用下,接触面粗糙度越大,土石混合体–基岩接触面剪切刚度越大。剪切界面上块石的破碎形态可分为完全破碎、部分破碎和表面磨损3种,随着接触面粗糙度的增加,剪切界面上块石的破碎总数也增加。接触面的抗剪强度、内摩擦角和表观黏聚力随着接触面粗糙度的增加而增大,相比于内摩擦角,接触面的表观黏聚力增大较为明显。接触面粗糙度对剪切带宽度有影响作用,表现为接触面粗糙度越大,剪切带越宽。

综放开采散体顶煤初始煤岩分界面特征及控制方法

综放开采中,初始煤岩分界面作为后续移架放煤过程的约束边界,其发育过程和形态特征对后续放煤效果影响很大。以散体介质流思想为基础,结合室内散体顶煤放出三维模拟试验和PFC3D数值模拟结果,建立散体顶煤初始煤岩分界面的力学模型并进行深入分析。结果表明,初始煤岩分界面斜率上小下大的根本原因是煤岩分界面上不同位置所受侧向压力不同,放煤步距和破碎成散体的直接顶厚度是控制初始煤岩分界面形态的重要因素。提出了破碎直接顶合理厚度的确定方法和计算公式,从而达到控制散体顶煤初始煤岩分界面形态使其利于后续移架放煤的目的。

松散岩土体崩解试验研究

选取云南某露天排土场两种松散岩土体进行崩解试验,通过跟踪崩解过程颗粒级配变化,应用分形理论对松散岩土体崩解过程进行了探讨,结果表明石英片岩、云母片岩在水的作用下会发生崩解与土体崩解过程类似,但石英片岩、云母片岩崩解程度远小于土体且崩解主要来自较大粒径岩块的崩解。该结果对工程实际具有一定的指导意义。

都龙锡矿排土场松散岩土体原位直剪试验研究

介绍了都龙锡矿排土场主要是由采场爆破的岩石堆排而成,通过现场原位直剪试验,获得了排土场松散岩土体直接剪切时的剪应力-水平位移关系曲线,为矿山排土场边坡稳定性评价提供了较为真实的抗剪强度参数。

围岩松动圈锚注联合支护技术研究与应用

为解决赵庄煤业西翼胶带巷极破碎软岩的变形控制技术问题,对西翼胶带巷两帮和底板进行了探地雷达松动圈测试,得出了巷道围岩松动圈范围和破碎情况,基于松动圈测试及分析,提出了由预留变形量让压、初次全锚索网喷支护、深浅孔注浆加固、底角锚注加固组成的锚注联合支护体系,并在西翼胶带巷进行了应用。数值模拟和现场围岩变形监测结果表明,全锚索及深浅孔注浆加固下,巷道围岩强度提高,整体性较好,围岩破坏范围大幅减小,巷道表面变形得到有效控制,能够较好地满足巷道的使用,成功地解决了胶带巷大松动圈极破碎软岩条件下的巷道稳定控制问题。

碎裂松动岩体高边坡稳定分析及防治

高陡峡谷地区,碎裂松动岩石的存在对边坡稳定性起到重要影响。针对碎裂松动岩体的定量化指标获取尚无成熟方法、碎裂松动岩体稳定分析困难、防护效果不佳等问题提出一套碎裂松动岩体高边坡稳定分析及防治的解决方案。对碎裂松动岩体特性进行研究,分析其存在的破坏模式;根据碎裂松动岩体的分布范围及主滑动方向进行计算剖分,基于有限元应力的虚功率法对碎裂松动岩体边坡稳定进行分析;最后基于边坡稳定分析结果对碎裂松动岩体边坡不稳定位置采用削坡开挖、喷锚支护、柔性防护网防护以及坡面截排水相结合的处理措施进行防护。

基于松动圈理论深埋黄土隧道围岩压力计算方法

为研究深埋黄土隧道的围岩压力计算方法,通过对深埋黄土隧道开挖后的围岩应力状态进行分析,明确了松动圈的定义,推导了松动圈的表达式,提出了基于松动圈理论的深埋黄土隧道围岩压力计算方法,并基于现场试验监测数据,与既有计算方法的计算结果进行了对比分析,验证了该方法的适用性,分析了含水率变化对老黄土的物理力学参数和围岩压力的影响。结果表明:松动圈为塑性区的内圈,是塑性区内切向应力小于初始地应力的部分;黄土隧道的松动圈较普通巷道和岩石隧道的松动范围大得多,更易受隧道开挖影响;基于松动圈理论的围岩压力计算方法与其他计算方法相比较,计算结果与实测值接近且存在一定的安全储备,使用该方法对深埋黄土隧道围岩压力进行计算是可行的;含水率变化对黏聚力影响较大,由17%增大到21%时,黏聚力减小了25%,围岩压力增大了30%。可见,基于松动圈理论的围岩压力计算方法可为深埋黄土隧道以及其他软弱土质围岩隧道的围岩压力计算提供思路。

焦家金矿巷道围岩松动圈测试与破碎岩体支护技术

为了准确测定破碎蚀变岩体条件下巷道围岩松动圈范围,选择合理的支护方案与参数,本项目以山东黄金集团焦家金矿为依托矿山开展研究。联合采用岩体超声探测与数字全景钻孔摄像手段,获得了焦家金矿破碎岩体条件下的巷道围岩松动圈范围为1.0~1.3 m。开展焦家金矿现场岩体质量分级,基于分级结果计算破碎蚀变岩体所需支护载荷大小。计算结果表明,在破碎岩体条件下围岩所需支护载荷为51.08~76.17 kPa。依据围岩松动圈测试结果以及围岩支护载荷计算结果,初步确定焦家金矿破碎蚀变岩体应采用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合支护方案,管缝锚杆长1.8 m,设计锚杆间距为1.0 m,排距为1.2 m,喷射混凝土厚度为50 mm。在此基础上,开展支护方案的现场工业试验,由巷道围岩连续收敛监测结果表明,当应用管缝锚杆+金属网+喷射混凝土联合方案支护后,巷道围岩收敛变形在6个月内不再增长,可有效保证焦家金矿巷道围岩在服务周期内的稳定性。

松散破碎围岩巷道离壁支护与试验研究

分析了位于松散破碎围岩巷道上方压力拱的形态发展变化并由此导致巷道支架受力变化情况，提出了巷道离壁支护技术及参数设计依据；经模拟试验证实，该项技术有较好的适应性。

煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护技术研究

安阳煤矿1512工作面胶带巷沿5号煤层顶板掘进,煤层松散顶板破碎,巷道支护难度大。通过现场原位测试地应力大小和方向、顶帮煤岩体强度和节理裂隙发育情况、顶底板岩石矿物成分分析等手段,揭示巷道变形机理为煤层强度低且松散,顶板砂质泥岩完整性差,顶底板岩石黏土矿物含量高遇水易软化和膨胀,加之锚杆锚索预紧力低且护表构件面积小,锚杆锚索预紧力不能实现有效扩散,巷道初始支护强度低,以上因素综合影响致使巷道产生较大变形。针对性提出以提高锚杆锚索预紧力并增加支护构件护表面积为技术核心,设计了巷道支护方案,进行了现场试验,矿压监测结果显示,高预紧力锚杆锚索+喷浆支护的协同控制技术方案,基本解决了安阳煤矿松散煤层破碎顶板巷道支护难题。

穿越长江输气管道工程地质勘察技术研究

黄冈至大冶天然气管道穿越长江段拟采用定向钻法施工。为准确查明穿越段的地质情况,选择最佳穿越路径,提前制订了相应的施工方案和故障处理措施。通过采用传统小口径钻探,并结合声波、高密度电法、松散岩土层可视化探查技术、井下全息彩电探测和三维建模等一系列优质、先进的勘察技术方法,经综合分析,获取了详实的地质勘察资料,确保了工程的顺利、成功实施。详细介绍了勘察过程,其综合勘察技术及工程经验可供同类工程参考。

深部破碎软岩巷道松动圈确定及支护

深部矿井巷道掘进过程中,应力逐渐升高,节理裂隙发育,锚喷支护中锚固深度不能达到围岩稳定范围,锚固端处于松动圈破碎岩体内,锚固力极低或丧失。为此,提出利用现场物探和数值模拟相结合的方法,判断松动圈范围,确定稳定、完整岩体深度,优化锚索支护设计,采用锚网索与U型钢支架协同支护,以控制破碎软岩巷道支护失效的问题。

注浆加固深部地质异常构造带破碎软弱巷道机理分析及应用

淮南顾桥煤矿南翼胶带输送机大巷(二)施工中,要穿过断层构成的地质异常区,岩体破碎软弱,地应力高,松动圈大,支护难度大。巷道掘进过程中,易片帮冒顶,支护前期变形也很大,传统的被动支护难以奏效。通过超前注浆加固、壁后注浆和底板注浆等措施,提高围岩承载能力,有效地控制了围岩变形,保证了巷道施工安全。阐述了破碎围岩注浆加固机理,扼要介绍了注浆加固技术在该巷道通过地质异常构造带施工中的应用情况。