固化人工硬壳层双层地基承载试验及理论研究

在围海造陆工程中为了缩短工期,同时解决砂石填料紧缺、成本高,以及减少弃土的开挖、运输和堆放等问题,常采用就地固化处理形成人工硬壳层,为后续工程的开展提供作业平台。从室内模型试验和理论分析两方面入手研究了人工硬壳层下的地基承载力。结果发现:模型试验中地基破坏的模式为上层固化层剪切破坏,下卧层发生整体剪切破坏;就地固化形成的人工硬壳层可大幅提高地基的承载力。对比两种试验结果可知下卧层的强度对地基承载力影响大。此外,基于双层地基冲剪破坏理论推导了模型试验中方形基础的地基承载力公式,发现其计算结果与试验结果符合良好。最后用应力扩散原理研究了地基承载力,推荐上层土扩散角应大于30°。

深部软岩巷道组合承载壳支护研究与应用

深部软岩巷道支护问题影响因素多、情况复杂,理论研究工作仍处于探索阶段,而依靠提高支护材料强度和采用注浆锚杆无法从根本上解决该问题,且成本高。分析了深部软岩巷道表层围岩应力分布情况,其变形特点为应力向深部转移,巷道表层围岩应力降低但变形量较大,得出解决深部软岩巷道支护难题的关键是在尽可能提高支护结构强度的同时,降低支护结构周边切向应力,即合理设计内层支护小结构、构筑中间应力消减层,使其与外层原岩大结构共同作用,形成深部软岩巷道支护体系,增强围岩自承能力。根据内层支护小结构的要求,提出了主动支护和被动支护相结合的锚架注组合承载壳全断面联合支护技术,即在锚杆(索)支护的基础上,采用型钢支护联合壁后充填结构形成具有一定厚度和较高强度的内层支护结构体,从而减少顶板、煤壁和空气接触,同时充填注浆材料全断面向深部软岩裂隙扩散凝固,钢架在围岩发生一定让压变形后起到径向约束作用,可强化围岩承压环,保证围岩稳定性。针对丁集矿西二采区回风石门修复工程,采用高预紧力锚索+U型钢棚+注浆的锚架注组合承载壳全断面联合支护结构,通过深孔爆破方法构筑中间应力消减层。矿压观测结果表明,巷道两帮移近量最大值为349mm,顶板下沉量最大值为323mm,巷道变形得到有效控制。

宜昌某工程软弱下卧层验算与基础选择

结合工程实例,通过对软弱下卧层的验算,选择了合理的基础持力层和设计基础宽度,提出了最优基础形式——独立基础,以达到减少基础施工工期、节省施工成本、创造良好的经济效益和社会效益的目的。

围岩承载层分层演化规律及“层-双拱”承载结构强度分析

以信湖煤矿典型深部软岩巷道为工程背景,依据巷道围岩应力变化趋势及围岩强度变化,按照深部软岩巷道四线段全应力-应变曲线划分围岩次生承载结构为"流动层-塑性软化层-塑性硬化层-弹性层"耦合承载层,塑性软化层、塑性硬化层组成塑性承载区。并根据巷道围岩承载层划分提出动态补强支护方案:一次支护采用锚网喷支护,二次补强选取浅、深孔注浆锚杆锚索联合支护,结合支护方案特点提出"层-双拱"承载结构力学模型,在极限平衡条件下对"层-双拱"承载结构进行受力分析得到其极限承载强度解析式,工程计算得到信湖煤矿一水平回风石门经"层-双拱"承载结构支护后极限承载强度可达29.30 MPa,理论验证了支护方案的可靠性。同时,现场监测结果表明:回风石门在动态补强支护后巷道围岩变形趋于平稳,巷道顶板最大下沉量仅为36 mm,两帮移近量为67 mm,巷道能够保持长期稳定。