深基坑开挖变形研究进展

深基坑的设计理念主要以“变形控制”为主,综合前人的研究成果,将深基坑开挖变形研究分为2类：深基坑开挖平面变形研究和三维变形研究。在深基坑开挖平面变形研究的模式下,回顾了地表沉降模式、地表沉降影响范围以及基坑支护变形,并对具有代表性的工程实测数据进行了归纳总结;在深基坑开挖三维变形研究的模式下,对土体本构模型和数值模拟进行了总结分析;介绍了深基坑智能监测发展趋势,对机器学习在深基坑变形预测和稳定性评估方面的不同算法模型的性能进行了分析。通过理论分析、工程实测、数值模拟、智能监测以及机器学习5个方面,对深基坑开挖变形进行了综述。可以看出,深基坑变形研究需要多方法并举、多领域贯通、多学科相互配合,旨在构建智能一体化云监测分析预警平台,保障深基坑工程的施工安全,为今后智慧工地和智能建造的发展提供可靠的支持。     

井下支护作业人员颈部肌肉疲劳特性研究*

为探究井下支护作业人员颈部肌肉疲劳受伸张和屈曲角度变化的影响,采用表面肌电法（sEMG）实验模拟测量7种点位角度下,颈部夹肌、斜方肌以及胸锁乳突肌在不同作业频率时的疲劳情况,以积分肌电值(iEMG)及中值频率（MF）评价各肌肉疲劳程度。研究结果表明:低频实验中随点位角度的增大,颈部屈曲活动时,胸锁乳突肌疲劳变化明显,iEMG疲劳前后差值最大为1.55,MF下降率最大为0.60;颈部伸展活动时,夹肌疲劳变化明显,iEMG疲劳前后差值最大为1.59,MF下降率最大为0.59;斜方肌未表现出明显疲劳变化规律。高频实验相较低频实验疲劳发生速度加快,疲劳积累程度显著提升,颈部活动主要肌肉疲劳发生时间由16~19 min提前至13~17 min,各肌肉MF下降速度为低频实验的1~1.55倍。     

强风化花岗岩隧道二次衬砌支护时机研究

通过应用RFPA软件分析不同尺寸下强风化花岗岩的岩体变形特性、破坏规律及声发射特征;在隧道开挖过程中通过埋设应力计、位移及声发射仪监测隧道的变化特征,分析开挖过程中岩体应力变化规律、位移变化规律及声发射特性,通过对比数值分析结果,确定了强风化花岗岩的二衬支护时机,并经现场验证,证明了二衬支护时机合理性。     

巷道围岩再造承载层机理及数值模拟

在分析大变形巷道基本支护系统基础上,依据应力转移与强抗承载的围岩稳定思想,提出了巷道围岩再造承载层机理,建立了巷道围岩再造承载层稳定性力学模型,分析了巷道围岩再造承载层的稳定因素,最后进行了数值模拟。结果表明:巷道基本支护系统的承载能力与作用范围有限,基本支护系统作用下巷道浅部围岩呈“O”形整体收敛,弹塑性界面离层明显;而巷道两帮再造承载层与基本支护系统形成“Ω”形承载结构体,整体承载能力加强,顶板应力由底板深部转移改变为向两帮外伸移动,两帮围岩移动由巷道内收敛改变为向巷道底角外扩散,巷道围岩稳定性提高;巷道围岩再造承载层位置越高、长度越大,围岩越稳定;无支护巷道两帮垂直应力集中区明显,支护后巷道两帮垂直应力集中区得到弱化,浅部围岩形成“Ω”承载拱形体,两帮与顶板位移变化量较小,底鼓量为无支护巷道的84.65%,应进一步做好底鼓控制,围岩整体收敛变形较小,支护效果明显。     

综掘巷道超前支护装备双组支撑支护特性实验研究

为提高综掘巷道的掘进效率、改善支护工艺,设计一种用于综掘巷道迎头顶板支护的迈步式超前支护装备。通过对装备工作原理的分析,建立其三维模型。为检验装备的支护效果,设计了支护特性实验方案,构建实验平台,基于实验平台进行了双组支撑状态下的支护实验。实验结果表明:顶板上离固支边越远处动态位移变形量越大,接触力波动也越大; 在双组支撑状态下,顶板变形量最大达到9 mm,接触力最大幅值达到5.84 kN,位置均为顶板纵向中线位置处,在被支护后,该位置最迟趋于稳定; 在双组支撑状态下,顶板变形及接触力经历2~3 s波动后都将趋于平稳; 超前支护装备对顶板的稳定性能起到良好的控制作用,能提高顶板的安全性,为后续产品研发及工业实验提供依据。     

元氏矿井东水仓软岩支护研究

介绍了围岩为软岩,受地应力影响情况下水仓为软岩时巷道的设计思路与支护方法,在传统支护形式不能起到有效的效果情况下,将地铁施工技术和井下常规支护相结合,控制井下水对围岩的破坏,通过预留一定的变形量,采取柔性支护和反底拱支护形式,允许巷道有一定的变形量,以抵消围岩的变形;同时将临时支护作为永久支护体的一部分,允许巷道有一定的抗变形能力,通过巷道底板的反底拱支护,控制巷道底鼓,增加巷道底板的强度,提高支护的整体能力.先通过临时柔性支护将围岩的应力释放与卸压,再进行永久刚性支护,刚、柔支护相结合,达到好的支护效果.     

西安地铁穿越地裂缝带支护结构设计研究

西安地裂缝是一种地区性的地质灾害,地裂缝的存在给西安地铁的设计和施工等带来一系列的难题和挑战.本文针对西安地铁1号线与F6地裂缝的交叉进行了支护结构设计的探讨分析,调查了F6地裂缝的活动规律和特点.在此基础上,建立了三维有限元计算模型,确定模型的加载方式,分析研究了地铁隧道在施工、支护阶段以及设计年限内最终沉降的结构受力与变形,从而确定了结构设计的方式以及布置形式.同时探讨了支护结构构造,给出了变形缝处结构协调地裂缝活动措施和方法,以期本研究对西安地裂缝带的地铁建设有一定参考.     

大断面巷道中空预应力注浆锚杆的支护效果研究

针对金川矿区大断面巷道在强构造应力作用下围岩变形严重的情况,提出了中空预应力注浆锚杆的支护工艺。通过数值计算得出以下结论:相比传统的普通砂浆锚杆支护工艺,采用中空预应力注浆锚杆支护工艺能够主动加固围岩,提高支护刚度;巷道两帮的变形减小了约14.56%,最大、最小主应力分别降低了4.4%和7.2%,粘结层破坏范围也随之减小。通过对支护后巷道变形监测发现:两帮最终变形量减小了约36.6%;通过抗拔实验,中空预应力注浆锚杆的抗拔力达到140kN,远大于普通砂浆锚杆的40kN抗拔力,中空预应力注浆锚杆有更好的支护效果。     

砼芯水泥土复合桩在基坑支护工程中的应用与研究

砼芯水泥土复合桩是一种新型的基坑支护方法,即在水泥土搅拌桩中插入钢筋混凝土预制小方桩,形成一种新的复合桩体,兼有受力和止水的双重作用,并采用两排中间用圈梁相连的门型结构提高了支护结构的受力特性。该支护方案在南京某深基坑工程中得到了成功应用。本文分析了该新方法的结构特点、简要介绍了其设计计算方法,并结合有限元数值模拟和实际的监测数据与排桩方案进行分析比较。研究结果表明,该新型基坑支护形式取得了良好的支护和经济效果,具有重要的应用前景。     

软岩巷道围岩刚柔耦合支护技术研究与应用∗

煤矿开采进入深部开采阶段后,普遍呈现出围岩变形量大、支护构件失效的技术难题。为研究针对性的控制对策,以矿典型高地应力软弱破碎巷道为研究背景,在现场矿压监测、地质雷达探测以及地应力实测的基础上,研究了此类巷道的变形规律。同时基于现场监测及分析成果,提出了以高预应力锚杆、注浆锚杆(索)和“U”型钢架为核心的分步刚柔耦合支护关键技术,并阐明了其具体支护机制。为进一步检验新支护方案的支护效果,在新掘的胶带大巷进行了现场实验,相比原支护围岩松动破坏范围减小了近 50%,顶板下沉量、两帮移近量以及底鼓量仅 163、135 和 107 mm,52 d 内基本实现了巷道变形稳定,取得了良好的支护效果。