MEASUREMENT AND RESEARCH OF SURROUNDING ROCK PRESSURE OF DEEP SHAFT

The whole depth measuring plan and its implementation method of surrounding rock mass pressure on the wall′s of a shafts are described, which is in Suncun Coal Mine with a depth of 1 000 m.Then with the combination of data processing, it is discussed the effects of such factors on the distribution law of shaft surrounding rock pressures as rock quality,burying depth, end effect due to excavating, rock stratum dip, shaft wall structure form and regression formulae relating to the shafts surrounding rock pressures as well as to several other factors.And finally, the measured results were verified according to the comparison between analyses of stress strain of side walls and side wall strain measurements.

Blasting cumulative damage effects of underground engineering rock mass based on sonic wave measurement

The principle of sonic wave measurement was introduced, and cumulative damage effects of underground engineering rock mass under blasting load were studied by in situ test, using RSM-SY5 intelligent sonic wave apparatus. The blasting test was carried out for ten times at some tunnels of Changba Lead-Zinc Mine. The damage depth of surrounding rock caused by old blasting excavation （0.8-1.2 m） was confirmed. The relation between the cumulative damage degree and blast times was obtained. The results show that the sonic velocity decreases gradually with increasing blast times, hut the damage degree （D） increases. The damage cumulative law is non-linear. The damage degree caused by blast decreases with increasing distance, and damage effects become indistinct. The blasting damage of rock mass is anisotropic. The damage degree of rock mass within charging range is maximal. And the more the charge is, the more severe the damage degree of rock mass is. The test results provide references for researches of mechanical parameters of rock mass and dynamic stability analysis of underground chambers.

大型地下厂房围岩稳定性及支护措施研究

为研究大跨度、高边墙地下厂房开挖过程中出现的围岩稳定性问题及不同支护措施效果,以西南地区某大型水电站工程为例,采用三维非线性有限元法分析地下厂房围岩稳定性,并建立三维地质模型,对比分析不同支护工况下地下厂房围岩变形、应力变化及塑性区的分布规律。结果表明:洞室顶拱、底板及拐角处易产生应力集中现象,洞室开挖面切割出的岩体存在塑性损伤的风险;相较于无支护措施开挖,采取支护措施后,不同工况下地下厂房围岩变形量、应力集中现象以及塑性区分布均有不同程度的减少;喷混凝土层+锚杆+预应力锚索系统支护的效果最为显著,对围岩变形和损伤的控制作用优于锚杆+预应力锚索支护和喷混凝土层支护。

开拓矿淋水区巷道顶板围岩破坏规律及外注式锚注支护技术研究

受到顶板存在低层位弱含水层的影响,部分煤矿出现巷道顶板锚索孔长期淋水的现象,导致顶板泥质围岩软化、锚索支护结构失效,易诱发巷道顶板离层冒落等安全事故。文章以开拓矿11煤回风大巷淋水区为研究对象,通过围岩力学性能测试及钻孔窥视可知,顶板泥质岩围岩强度低、裂隙发育,容易遇水泥化。结合现场工程条件和锚注支护机理,提出了外注式锚注支护技术,并设计了淋水区巷道外注式锚注补强支护方案,通过数值分析、现场工业性试验和现场监测优化了补强支护参数和施工工艺,围岩离层变形量降低48%以上,顶板淋水量减少80%以上,确保了开拓煤矿煤巷淋水区顶板围岩稳定安全。

蚀变岩隧洞围岩变形破坏发生机制及支护措施适应性研究

地下工程开挖施工过程中,由蚀变岩引发的工程问题愈发突出。为此,以新疆某隧洞工程为依托,基于现场调查和室内试验成果,研究了蚀变岩洞段开挖过程中出现的围岩变形破坏问题,揭示了围岩变形破坏发生机制,并通过建立敞开式TBM开挖隧洞围岩变形和支护受力安全评价方法,分析了不同类型支护措施对蚀变岩洞段围岩稳定性的控制效果。结果表明,围岩强度低、胶结程度较弱和构造发育是蚀变岩洞段出现塌方、围岩大变形等问题的主要原因,地下水和开挖扰动等也是重要影响因素;钢拱架和锚杆等措施可有效限制围岩出露护盾后的变形,而通过施加超前加固措施,可限制围岩在护盾区间内的变形,降低TBM掘进过程中发生卡机的风险。

深埋隧道穿越二元地层普氏围岩压力研究

当前隧道建设过程常面临穿越多元地层的情况,其中处于二元地层中隧道围岩压力的计算方法存在争议:当两种地层地质参数相差较大时,常用的均值法不再适用。在二元地层中,通过研究普氏理论围岩压力计算方法的使用条件,以地层的物理性质为基础,设立计算宽度标量W并基于物理计算模型分析,提出二元地层情况下普氏自然拱的建模方法及改进计算方法,称为修正参数法。通过对实际工程中的案例分析,使用修正参数法和常用取均值法分别与工程实测数据进行对比。结果表明,随着二元地层地质特性差异变大,常见均值法结果与实测值相差越大,数值结果最大相差为15.8%,均值法不适用。提出的修正参数法由于计算参数综合考虑了二元地层特性,适用于各种差异程度的二元地层情况,可为隧道穿越二元地层的围岩压力计算提供参考。

基于多要素钻进信息的围岩分级方法研究

本研究以交通部科技示范项目“三峡库区奉建高速公路”为背景,开展基于随钻参数的围岩智能分级方法研究,取得以下主要成果:(1)通过现场试验共收集1000个围岩分级指标,建立了围岩智能分级数据样本库;(2)建立了基于SVR与PSO-BP算法的围岩分级指标预测模型,使用样本库训练并实现了基于随钻参数的围岩智能分级;(3)模型预测结果显示,PSO-BP模型的预测值在真实值拟合参考线上的偏离程度小于SVR模型,尤其是在最大误差方面,PSO-BP模型表现出更小的偏离,显示出更高的拟合精度,尤其在预测完整性系数时,PSO-BP模型预测精度更高。

深部顶板夹煤层巷道变形破坏分析及其控制

为了探究深部顶板夹煤层软岩巷道大变形破坏问题,以平煤六矿三水平戊二胶带运输巷为工程背景,开展夹煤层巷道围岩破坏分析及控制对策的研究。首先,构建原支护体系组合拱力学模型,推导出直墙半圆拱形巷道稳定判别式;其次,提出“锚网索-梁-注浆-组合砂浆锚索”联合返修控制对策,即沿戊8煤层顶板进行巷道扩刷,采用锚网索、梯子梁完成基本支护,对围岩进行深浅孔注浆加固、顶板及两帮关键部位布置组合砂浆锚索等加强支护,并通过数值模拟分析返修前后应力、位移场分布特征;最后,开展工业性试验,并监测矿压。结果表明:两帮及顶底板最大收敛量分别为93、112 mm,后期变形速率均低于1 mm/d,围岩变形得到有效控制,返修效果良好。

锚杆-围岩结构的耦合振动和减振

锚杆支护是隧道施工中常见的支护手段,而随着施工工况日趋复杂,锚杆与围岩的组合结构也承受着各类动力荷载的影响。针对隧道中单根锚杆的受力特性有较多研究,而对于锚杆和围岩组合体的动力特性研究较少。对锚杆-围岩结构进行整体分析,简化出一种巷道顶板锚杆支护模型,结合动力学双梁理论,建立并求解出模型动力学方程;运用MATLAB软件进行数值模拟,研究不同支护参数下结构的自振特性以及在外荷载作用下的动力响应,提出减振措施;利用有限元软件GTS NX建立二维模型,验证支护体系的安全性。结果表明:锚杆-围岩结构的动力特性与锚固段长度、锚杆间距和锚杆直径有关。在所建模型中,随着锚固段长度与锚杆间距的适当增加,结构动力响应明显减弱;随着锚杆直径的变化,结构动力特性的变化情况较复杂,结构不同部位的动力响应变化趋势差别较大。

土石交界地层隧道双侧壁导坑法施工围岩压力与变形研究

为探究土石交界地层双侧壁导坑法施工围岩变形与压力分布规律,通过现场监测对白塔山隧道围岩压力与收敛沉降变形进行研究分析。结果表明:下台阶施工易导致拱腰和拱脚围岩压力产生突变,最大增量可达70%,而对拱肩影响较小;相较于岩石地层,黄土层稳定性差,更易受隧道施工扰动影响导致围岩变形大、稳定距离长,黄土层稳定距离比岩石层长4~9 m;土石交界地层围岩压力呈现快速增加→缓慢增加→逐渐稳定的变化趋势,在快速增长阶段岩石层荷载释放率高达80%,大于黄土层荷载释放率;断面围压分布呈现出明显的不对称性,表现为“黄土侧大,岩石侧小”的分布规律。因此,双侧壁导坑法下穿土石交界地层时,建议在下台阶工序交替时保留部分土体进行反压控制,并提高下台阶锚杆布设密度,黄土层应做好超前支护预加固,并提高初期支护强度。

大断面软弱围岩隧道施工方法研究

为了解决大断面软弱围岩隧道的施工技术难题,以G30连霍高速公路某隧道工程实例为依托,通过现场隧道拱顶下沉、周边收敛及支护结构受力的监控量测情况,开展大断面软弱围岩隧道合理施工方法的研究。结果表明:微台阶环形开挖预留核心土法能够保证隧道施工安全、质量、进度要求,满足项目建设需要。

莲花瑶乡隧道断层破碎带初期支护变形成因及治理措施

桂钟高速公路莲花瑶乡隧道围岩为风化砂岩,节理裂隙极发育,岩质软,岩体破碎,地质条件极差。施工过程中多次出现溜渣、掌子面塌方、初期支护变形、地表开裂等问题,工程进度及施工安全受均到严重影响及挑战。以该隧道为依托,研究探讨了断层破碎带坍塌机理、监控量测、初期支护加固、初期支护变形临时加固及开挖工法等处治措施。

基于内置树脂预应力中空锚杆的隧道支护状态感知与方案优化

针对破碎软弱围岩隧道树脂锚杆施工难、可锚性差、缺少长期可靠的监测手段等问题,提出内置树脂预应力中空锚杆技术,并在西南地区某破碎软岩隧道开展试验研究,验证内置树脂预应力中空锚杆的可靠性;将内置树脂预应力测力锚杆应用于隧道监测中,结合围岩位移和锚杆受力监测数据对锚杆支护方案进行优化,并通过数值模拟方法对优化方案进行验证。研究及现场实测结果表明:1)采用内置树脂预应力中空锚杆实现了破碎软岩隧道锚杆机械化快速施工,塌孔段单根锚杆安装时间(含钻孔)为6~10 min,锚杆施工工效提升33%以上;2)采用内置树脂预应力测力锚杆可实现对杆体力学状态的有效监测,波长值与锚杆拉拔力具有良好的线性关系;3)围岩位移呈非对称性,围岩最大位移为305 mm,锚杆最大轴力为149 kN,均出现在拱顶右侧,需对原支护方案进行右侧补强优化;4)经数值模拟验证,优化方案的锚杆最大轴力减小为126 kN,围岩最大位移减小为204 mm,围岩变形控制效果显著提升。

软弱围岩隧道初支侵限原因分析及处置方案

以香草隧道出口段初期支护的变形侵限、结构开裂等工程问题为依托,对初支拱顶和边墙观测点进行监控量测,关注其最大累积变形量。根据初支变形情况及超前地质预报分析初支变形侵限原因并提出相应处置方案,通过数值模拟和现场试验对方案效果进行验证和评估。结果表明:由于该区段岩体整体较为破碎,呈层状构造稳定性较差,从而导致拱脚水平方向约束不足,周边收敛变形较大,侵入二衬空间。将衬砌类型Vb型变更为Vc加强型,增强初支参数可有效控制隧道周边收敛变形量。

叶巴滩水电站主变室顶拱塌方机理及治理措施研究

针对叶巴滩水电站主变室顶拱塌方现象,从塌方岩体物理力学性质入手,综合考虑地应力、断层、地下水、施工扰动等因素,深入开展塌方机理及及工程治理措施的研究。研究结果表明:塌方段岩体力学特性较原岩体显著弱化,岩石的承载能力被大幅削弱;在岩体力学性能弱化、断层、高地应力、地下水及强开挖扰动综合因素作用下,导致了顶拱的塌方;本文提出的综合治理措施包括了塌腔体本身及周边岩体,由近及远,空间上层次分明,针对性强,可为类似工程提供参考意义。

不同地质条件下特大断面洞室上层开挖方式的探讨

特大断面地下洞室开挖是现代大型水工建筑物的重要组成部分,其中上层开挖是特大断面地下洞室开挖的关键,上层开挖主要有全断面开挖法、中导洞开挖法、对称半导洞开挖法、非对称半导洞开挖法等,施工阶段选择适宜的开挖方式能使施工安全、进度得到有效保障。笔者主要结合拉哇水电建设中泄洪放空、溢洪洞分别采用全断面开挖法及中导洞开挖法的应用进行简单论述,意在论证不同开挖方法对洞室施工质量、施工安全及洞身稳定的影响,仅供参考。

隧道施工安全管理措施分析

随着隧道工程的不断发展,施工安全问题逐渐凸显。为解决这一问题,本文以隧道施工为例,深入研究了加强隧道施工安全管理的具体措施。通过对不同安全风险的分析,提出了包括做好前期准备、有效围岩测定、严格材料设备控制、强化人员安全意识培训、应对不良地质条件等工程措施,以及合理设计通风系统在内的综合性安全管理措施。本文旨在为隧道施工相关人员提供科学可行的参考,以确保施工的顺利进行,为工程的成功实施提供支持。

锦界煤矿31301运输巷围岩控制技术实践

煤矿工作面开采所导致的运输巷道发生严重变形,对井下运输与生产安全造成威胁。为有效解决由工作面开采所导致的一系列支护安全事故,以锦界煤矿31301运输巷道为研究背景,通过现场实地考察,对运输巷道原支护失效原因进行分析,由此为优化支护方案提供基础,并通过数值模拟与工程实测,对优化后的方案进行了验证。研究结果表明,胀裂、应力集中是巷道原支护失效的内因;数值模拟表明优化后的联合支护方案能够有效的控制巷道的变形;现场实测进一步验证了优化后的联合支护方案的有效性,可为相似工程提供借鉴。

高地应力破碎软岩巷道底臌特性及综合控制对策研究

高地应力破碎软岩巷道底臌问题,由于其地质条件的复杂性,是煤矿开采的技术难题之一。通过总结分析高地应力破碎软岩巷道底臌的变形破坏特性,研究了底臌治理对策。研究结果表明,底板围岩呈现出挤压剪切流变特性,在支护对策上应将支护体系视为完整体系,在加强修复固结、应力转移和扩大承载圈的同时强调调动帮、顶部的间接控制作用。提出了以底板超挖、高强度预应力锚索、深孔注浆、底脚、拱角锚杆和回填为技术支撑的综合治理对策,通过FLAC3D建立的三维数值分析模型,分析了在综合治理对策下围岩位移场及塑性区的变化,验证了该方法的有效性。将综合治理对策应用到淮南潘二煤矿东二采区主要大巷,取得了良好的支护效果。

白象山铁矿巷道围岩稳定性分类及支护对策研究

针对白象山铁矿现有巷道围岩稳定性分类方法无法有效指导巷道支护设计的现状,基于地质雷达探测和围岩物理力学性质试验,综合采用冶金矿山锚喷支护围岩分类和围岩松动圈分类方法,制定了巷道围岩稳定综合分类表与巷道支护方案选择标准。根据白象山铁矿巷道围岩的稳定性状况,将围岩分为I到V共5类：I类围岩稳定,一般不支护或喷50~60 mm混凝土封闭围岩;V类围岩稳定性极差,采用直径20~22 mm、长度2 200~2 400 mm的螺纹钢锚杆、钢筋梯（钢筋网）以及锚索进行支护,并考虑采用型钢支架加强支护,底板铺设反底拱,实施全断面注浆加强支护。工程实践表明,以白象山铁矿巷道支护方案选择标准为依据进行巷道支护设计,针对不同巷道围岩类别选用合理的支护形式与参数,可以有效地控制巷道围岩的收敛变形,保证巷道围岩的长期安全与稳定,具有较高的工程应用价值。