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.     

树脂锚杆锚固长度声波探测技术及数值试验

针对煤岩巷道锚杆支护锚固失效引起的冒顶问题,建立了煤岩巷道顶板锚杆树脂锚固模型,采用数值模拟的方法对不同锚固方式下树脂锚杆的波导特性进行研究,得到了不同锚固长度与树脂锚杆激振响应特性曲线。通过对比分析,研究得出无论何种锚固方式,检测结果与实际锚固长度的误差大约在1%-6%,同时可采用修正补偿的方法降低检测误差。研究结果得出:采用应力反射波法检测树脂锚杆的锚固长度是一种行之有效的无损检测方法,可实现树脂锚杆锚固长度的便携、准确检测提供技术支持。     

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。     

喷浆支护掘进工作面通风热环境数值模拟

为准确分析矿山掘进工作面喷浆支护后的热环境,采用工程实测和数值模拟的方法对喷浆支护掘进工作面热环境进行研究.在分析混凝土水化放热原理、喷浆支护掘进工作面热交换原理和标准κ ε湍流模型的基础上,结合矿山工程实例,利用ICEM CFD和Fluent软件建立喷浆支护掘进工作面模型,模型中通过对支护体设置热源形式实现混凝土水化放热的模拟.制定方案进行掘进工作面温度实测和数值模拟,通过实测数据验证了数值模拟的准确性.分析数值模拟喷浆支护掘进工作面温度场和速度场的分布规律,得出断面温度随混凝土龄期呈多项式函数规律变化,可为矿山掘进工作面热害控制提供参考.     

排桩+斜支撑在某大面积基坑开挖中的受力变形性状研究

随着基坑工程开挖面积越来越大,出现了一种排桩+斜支撑的组合支护结构。本文基于两阶段分析方法,首先采用Winkler地基模型模拟排桩的桩土作用,运用有限差分法考虑土的分层特性,然后应用水平受荷桩简化Mindlin解,考虑该组合支护结构的桩-桩相互影响,计算其遮拦效应,从而得到开挖条件下支护结构桩水平反应的简化分析方法。最后,结合济南某基坑工程实例,通过有限差分的方法,研究了排桩+斜支撑组合支护结构的受力变形特性。结果表明,该组合支护结构能够通过支撑桩和排桩的合理布置,有效调动基坑内部土体抵抗荷载,协调基坑土体变形以及支护结构的变形。     

围岩变形作用下全长锚固锚杆受力特性非线性分析

全长锚固锚杆对隧洞围岩支护过程中,锚杆与围岩之间的相互作用将使得锚杆在围岩变形作用下产生界面剪应力和轴力变化。针对隧洞围岩中全长锚固锚杆受力分析问题,通过引入一般性双指数曲线模型来描述锚固界面剪应力与剪切位移的关系,从而建立围岩变形作用下全长锚固锚杆受力模型与非线性解答,研究锚杆轴力和界面剪应力的分布特征及其随围岩径向位移的发展而产生的演变规律,并探讨界面残余剪切强度和锚杆长度的影响,结果表明：在围岩径向位移作用下,全长锚固锚杆轴力呈现中间大两头小的曲线分布,且随围岩径向位移发展,界面剪应力在两端先逐渐增加至峰值剪切强度,而后逐渐衰减至残余剪切强度,以致锚杆轴力呈现先增加后减小的演变规律;增加锚杆长度一定程度上可提高其对围岩的约束作用,但锚杆过长时,锚固界面将产生局部塑性变形或软化,削弱对围岩的约束作用;围岩径向位移越大,界面残余剪切强度对锚杆受力特性的影响越显著,其可提高锚杆对围岩的整体约束作用。研究成果对围岩全长锚固锚杆受力分析与设计具有一定的参考价值。     

某公路边坡锚杆支护系统的安全评价

对某公路节理岩质边坡的安全稳定性进行分析,并提出支护措施。通过FLAC3D建立计算模型,采用强度折减法计算安全系数,得到边坡在未支护情况下的安全系数为0.67,处于不稳定状态。采用全长注浆锚杆进行支护。建立正交试验,以安全系数和工程造价为目标,以锚杆的长度和倾角为因素,得到6 m,2 m,20°的参数优化方案。计算表明,边坡支护后安全系数为1.29,处于稳定状态。同时,得到边坡在开挖扰动和锚杆支护情况下,各个部位的静态位移和动态位移响应,表明:锚杆支护有效地限制了位移的发展,有利于边坡稳定。