煤层底板水害区域超前治理技术优化及其应用

为了进一步提高煤层底板水害区域超前治理技术的治理效果,应优化注浆工艺,扩大技术的应用范围。总结淮北矿区区域底板超前治理工程实践表明,低压扩散和中压加固阶段压力控制对注浆总量起主要控制作用,进而直接影响灰岩含水层改造效果,推导的不同岩溶裂隙发育程度地层的注浆量预计公式,可以有效指导注浆工程设计。此外,提出了工作面区域内、外双(钻)孔组的水平布设方法,优化注浆工艺的同时,提高了钻孔利用率。针对注浆工程中注浆压力控制及浆液选取等关键技术问题,建立了研究区裂隙发育程度的多源信息判识方法和“微压充填—低压扩散—中压加固—高压劈裂”的“阶段型”注浆压力控制模型,细分了不同注浆阶段的注浆浆液类型,推导了注浆压力的分级阈值和设计公式,实现了注浆压力的分区段高效、精准控制,对煤矿底板水害超前区域治理技术的应用与推广具有重要意义。      

基于Hoek-Brown准则的岩体注浆加固机制研究

采用离散裂隙网络(DFN)建立裂隙岩体模型,通过计算推导获得裂隙频率与Hoek-Brown经验参数的对应关系。借助离散元颗粒流程序PFC,计算分析了注浆加固前后岩体强度的各向异性程度以及沿不同方向和不同注浆黏聚力条件下的应力–应变曲线。在对Hoek-Brown经验参数物理意义分析的基础上,拟合注浆加固后的岩体强度曲线,并分析了注浆黏聚作用的影响规律。研究表明,注浆加固后抗压强度大幅提高,各向异性程度明显降低,其力学特性由延性逐渐转变为脆性。围压较低时,按照Hoek-Brown准则与文中模型计算的抗压强度存在一定差别,随着围压的增加,其误差逐渐减小。依据JCond与Hoek-Brown参数间的定量关系,获得了注浆加固对岩体强度的作用规律,其中参数s受注浆加固影响更加明显。由于m_b主要反映了岩体本身的强度性质,s反映岩体的破碎程度,注浆作用的体现与参数的物理意义相互吻合,证明了文中计算模型的合理性。     

注浆材料和预制裂纹缺陷角度对类岩石试件单轴抗压强度及破坏模式的影响

选用环氧树脂和纯水泥浆作为注浆材料,对含不同角度和不同注浆材料裂隙试样进行单轴压缩试验。试验结果表明,注浆材料和裂纹缺陷角度对类岩石试件单轴抗压强度及破坏模式具有重要影响;环氧树脂加固效果优于纯水泥浆,环氧树脂可以有效地消除预制裂纹尖端的应力集中;在裂纹缺陷角度很小( <30°)和角度很大( =90°)的情况下无论裂隙是注环氧树脂还是纯水泥浆,注浆效果都不明显,当 =60°时两种注浆材料的加固效果都很好。提出滑动裂纹模型,对注浆裂隙进行力学分析发现,含注浆裂隙试样的抗压强度随着注浆材料和完整材料胶结面摩擦系数和黏聚力的增大而增大,不同注浆材料和完整材料胶结面的摩擦系数和黏聚力不同,解释了为什么不同的注浆材料对注浆试样强度提升作用不同。研究成果为分析工程中注浆材料和裂纹缺陷角度对岩体强度的影响提供了一定的理论基础。     

生石灰为掺料的土遗址裂隙注浆浆液结石体力学兼容性研究

裂隙注浆是目前土遗址裂隙加固领域的通用手段,浆液的膨胀性和结石体与遗址土体的力学兼容性成为注浆措施能否充分发挥封堵和黏结作用的关键。研究通过对9种不同配合比及水灰比的SH-(Ca O+F+C)浆液进行膨胀性与流动性测试,最终遴选出配合比CaO:F:C=3:2:5的3种不同水灰比浆液作为优选浆液,并通过对优选浆液连续间隔龄期结石体的强度测试确定了最佳养护龄期。而后通过热膨胀和不固结不排水三轴试验,得到了浆液结石体和遗址土体的线胀系数以及浆液结石体、浆液结石体-重塑遗址土和重塑遗址土3类试样的破坏模式、应力-应变关系曲线、抗剪强度参数与弹性模量。结果表明:浆液结石体和遗址土体的线胀系数数量级别相同,3组优选水灰比浆液结石体和重塑遗址土体力学行为一致,其中配合比为CaO:F:C=3:2:5、水灰比为0.50的浆液结石体与重塑遗址土力学兼容性最佳。     

小导管注浆处理顶管涌水技术

结合实际顶管工程,从地质条件出发分析涌水原因和注浆处理涌水的作用机理,详细讨论了小导管处理涌水的施工工艺。注浆效果检查表明小导管注水泥-水玻璃双液浆处理裂隙和地下水发育的围岩涌水地质条件效果明显,加固措施可行,为顶管工程在施工中和后期运营提供安全保证。     

格构梁与锚管注浆复合结构加固裂隙 岩质边坡的应用研究

格构梁与锚管注浆复合结构是治理滑坡的一种有效措施,文中系统阐述了格构梁与锚管注浆复合结构的作用机理、格构梁简化为受多个集中力作用的弹性地基梁进行计算的原理与步骤以及锚管注浆加固裂隙岩体的设计实施过程,并将其应用于常张高速公路K129边坡的治理中,取得了满意的结果,可为同类工程提供有意义的参考。     

岩土工程注浆技术与其应用研究

注浆技术因其在渗漏、突水突泥等灾害治理及软土加固方面的显著优势,目前在岩土工程项目建设及运营维护中应用非常广泛。从基于裂隙岩体分形几何和模糊RES-云模型的可灌性分析理论、高聚物和微生物菌液注浆新材料、三维模型可视化和虚实耦合计算机技术等方面对坝基注浆技术进行了阐释述评,并考虑浆液扩散模型、黏度时变规律和注浆复合体结构特征等对盾构隧道和海底隧道注浆技术进行了探讨分析,最后对桩基后注浆加固原理和荷载-沉降特性等进行探索总结。注浆技术在岩土工程系列项目建设中的应用,必将全面提升岩土项目的工程质量。     

注浆技术在城镇建设和整治中的应用

在城镇建设和整治中采用注浆技术，可以改良地层土的物理力学性能；在地层中造成固结体；可加固、顶升、纠偏因基础沉降而倾斜的建筑物；还可充填有大型裂隙和洞穴的地层或地下工程壁后空隙。以实例介绍了注浆技术及其在工程中发挥的作用。     

土遗址顶部风化层加固试验研究

中国西北气候干旱,自然环境恶劣,表层严重风化使该地区土遗址逐渐消失殆尽。基于此,本文以糯米浆和SH作为注浆浆材在现场加固土遗址顶部薄弱风化层,通过微型贯入仪、红外热成像仪、声波仪等仪器及模拟雨淋试验检测加固后的力学强度特征及耐久性能。并在室内制作重塑样测量单轴抗压强度、波速、崩解速率与现场实验结果对比。结果表明,SH加固后的土遗址表面抗压强度、抗水侵蚀能力均优于糯米浆的加固效果。当注浆孔径为25mm时,各浓度浆液渗透半径最大。用2%SH浆液加固后,抗压强度提高了2.6倍,抗崩解能力提高了1.63倍,因此2%SH浆液可以作为防风化加固材料最佳选择。     

某金矿斜副井斜孔灌浆施工工艺

黄石市某金矿在扩建过程中，斜副井+8m处水平井筒底板突然被地下水冲穿，地层中大量泥、砂、砾石和井筒底板形成泥石流沿斜井下冲，造成重大事故。该矿与研究单位协商，决定修复副井，工程分地面注浆加固和井内修复注浆加固两步进行，并把地面注浆加固工程交付我队施工。地面注浆加固工程，是利用岩心钻探手段成井，然后把水泥及其添加剂强行注入裂隙，以改善地面地基的物理力学性质和抗渗性能。工程共计施工7个钻孔，其中直孔5个，斜孔2个。直孔除按灌浆要求，钻进中不许使用泥浆作冲洗液外，其它规范与平常岩心钻探相同。     

战国秦时期夯土长城加固强度试验研究

对已风化而频临危险的文物进行渗透加固保护以提高土的胶结强度,是国际上普遍认可的科学加固方法。通过室内单轴抗压强度、抗剪强度和渗透试验研究发现,抗压强度随浓度及加固次数增加而提高,材料具有可重复使用性,但加固剂的浓度增加不宜超过7 %;? 值随加固剂浓度和加固次数有明显增加趋势,c值有所提高但变化没有明显的规律性;土经固化后的渗透系数略有降低,但变化在同一数量级内,不影响土的渗透性。综合分析试验结果,对于密度为1.3～1.50 g•cm-3风化墙面,以浓度5 %～7 %的PS材料多次加固为宜;密度为1.5～1.7 g•cm-3的风化墙面适宜以3 %～5 %浓度的PS材料多次加固。加固后强度和渗透性满足文物保护特殊要求。     

河西走廊地区线性土遗址阴阳坡掏蚀区差异效应研究

底部掏蚀区的形成和发展是干旱区受环境因素控制最为典型和危害最为普遍的土遗址病害之一,通过对河西走廊沿线12市县明长城遗址掏蚀区形态、盐分、干湿条件及风场特征的调查、监测与分析,发现了遗址阴阳坡掏蚀区的形态、含盐状态、风场条件和降雨过程中的温湿度变化均存在显著差异;并结合室内实验条件下脱盐后分别掺入不同含量NaCl和Na₂SO₄并经历3、6、9、12次干湿循环养护的遗址土重塑试样的风洞模拟实验,提出干旱地区土遗址阴阳坡掏蚀区差异效应,揭示了盐分类型与含量、干湿循环次数、挟沙风风速和吹蚀时间对土遗址阴阳坡掏蚀区差异效应的影响,最后结合调查分析和实验结果对其形成机理进行了初步讨论。     

Ancient engineering geology projects in China; A canal system in Ganzu province and trenches along the Great Wall in Ningxia Hui Autonomous Region

Two major construction projects of ancient times in China involved what todaywould be considered engineering geology. We describe an ancient canal system in Gaotai County, Gansu province that was possibly begun in the Han dynasty (206 BC–220 AD). The canal system heads at the Dasha River and extends northwestward for about 55 km to the City of Camels and Xusanwan village. Four parallel canals are present at the local site we examined. The canals were likely built primarily to transport water but may also have served as defensive military barriers. A second project involves trenches and berms along the north side of the Great Wall, dearly part of the Great Wall defensive system. This site is in Ningxia Autonomous Region near the town of Shizuishan.     

土钉技术补强土质古窑受拉破坏裂缝

保护土遗址免遭损坏是一个难题。土钉锚杆技术在加固保存石质遗迹方面应用较多,而在土质遗址补强方面的应用则鲜有报道。船迫2号窑为一土质古窑,在移去古窑内部回填土的过程中,最薄弱断面部位出现受拉破坏裂缝。应用有限差分程序FLAC,在稳定性评价的基础上模拟分析了微型土钉补强该受拉破坏裂缝的可行性。参数研究包括土钉长度、倾斜角、间距和孔径等对补强效果的影响。考虑现场施工空间的限制和土遗址保存对外观的要求,提出了合理的补强设计和施工方案。微型土钉技术补强受拉破坏裂缝的成功实施,为土遗址的加固补强提供了典型案例,具有一定的借鉴意义。     

干旱环境下土遗址夯补支顶加固变形机制室内试验研究

在自然力和人为活动影响下,地处干旱半干旱地区的长城、交河故城、北庭故城等土遗址,其墙体根部因掏蚀而大面积悬空,甚至造成局部区域坍塌。针对夯土遗址根部严重掏蚀问题,采用夯筑支顶加固措施既符合文物保护的基本原则,也遵循保存原材料与原工艺的要求,且加固效果显著。然而大体积夯筑支顶体在固结和失水干缩作用下,与原遗址墙体之间形成较大的裂隙,宽度达1～3 cm。如何控制和减小夯补体与原遗址体之间的收缩缝隙,成为实现大体积夯筑砌补加固的关键。基于固结理论和失水收缩特性,在室内制作不同密度和级配的试块进行固结试验,以及不同形状土样试验的失水收缩量的数据统计,对比分析不同密度、级配条件固结变形、干缩变形的特征,拟合基于传统夯筑工艺的夯补支顶体固结、干缩变形的阈值,初步摸索出了预控大体积垂直方向变形的经验式,为预判大体积夯筑支顶体沉降机制提供可靠的理论依据。     

PS加固土遗址土体的红外热像检测试验研究

红外热像技术作为一门新兴的无损检测技术,是基于被测对象温度场的变化规律而进行的,目前广泛应用于检测物体表面的结构状态、性质和内部缺陷等。为了探讨土遗址加固土体的无损检测方法,以新疆交河故城遗址现场采取的扰动土制作了模型。模型的1/2用浓度为10%PS（PS为一种高模数的硅酸钾溶液）加固,1/2不加固,将加固后的模型室温静置30 d,自然风干后进行了红外热像室内模型试验。试验表明,PS阻碍了土体的热传导过程,加固前后的土遗址土体在红外热像上会出现差异,为进行土遗址加固效果的无损检测提供了一种途径。最后进行了PS加固遗址土体的热传导率测定试验和微型贯入仪现场试验,结果表明加固土体与未加固土体的热传导性能产生差异的原因与经PS加固减小了土体的热传导率、提高了土体的力学强度有关     

PS加固对非饱和遗址土的渗透特性影响研究

高模数硅酸钾（简称PS）对西北干旱区的土遗址具有明显的加固效果,其加固后的土体也具有较好的渗透性。采用VJ-T非饱和土渗透仪和常规压力板仪测试了PS加固前后饱和样的渗透系数和非饱和土的土-水特征曲线(SWCC),并利用相关模型预测了非饱和土的渗透系数。结果显示,PS加固以后,在各个含水条件下的渗透性都有一定程度的提高,7%PS加固样表现非常明显。其原因是PS与土颗粒进行了非常复杂的物理化学变化,在反应中颗粒的几何形状发生变化,大量棱角弱化或消失,土颗粒磨圆度变好。同时,孔隙壁变得光滑、平直,孔隙弯曲因子减小,有效孔隙增大,这些因素导致了非饱和黏土的渗透性能有较大幅度提高。电镜测试分析了PS加固以后黏土颗粒及孔隙的变化,较好地验证了渗透性试验的结果     

河北省“长城式”金矿矿床地质特征简介

＂长城式＂金矿是产于中元古界长城系碳酸盐岩地层中的一种新类型金矿。含矿带长约50 km,宽4~5km,由多个矿区,几十个矿体构成,一般单个矿体规模较小,矿体厚度变化系数26%,品位变化系数74%,矿体产出受地层和构造控制明显。     

湖南省矿山生态环境污染防治现状及其恢复治理研究

简述了湖南省矿山生态环境污染破坏的现状,即矿业废水、废气、废渣污染,矿山开采以及由其引发的次生地质灾害对土地的占用和对植被的破坏等;介绍了湖南省短期(2003～2010年)和长期(2010～2015年)恢复治理的重点区域、重点工程以及实现矿山生态环境保护与恢复治理任务所需要的政策措施和技术措施.     

西安地铁二号线下穿城墙及钟楼保护措施研究

针对西安地铁二号线穿越国家级文物--城墙北门、南门及钟楼保护区在施工期以及运营期对古建筑物的影响,提出1套城墙北门、南门及钟楼的具体有效的保护措施。对比分析了穿过城墙北门、南门及钟楼的地铁几种设计施工方案,最终采纳地铁线路双侧分绕古建筑物、隔离桩基础加固以及加固古建筑物上部结构的施工方案。利用有限元软件对处理效果分析得出,城墙北门、南门及钟楼加固后地铁影响效果减小2/3。施工期监测数据表明,古建筑物沉降位移比实际预测位移要小,沉降位移均在保护设计范围之内,论证了保护措施有效性和合理性。同时,分析了地铁运营振动对城墙影响,并提出减振措施以及减振效果分析。通过方案选取、数值分析、具体实施以及实时监测,提出并论证一套具有很强实用价值的隧道穿越古建筑物保护措施。