高应力区破裂岩体回采巷道一次强化支护技术及其应用研究

基于对高应力区破裂岩体回采巷道支护 10多年的经验和教训 ,本文首次提出了相对于主次承载区协调作用关系的关键支护技术 ,即一次强化支护技术。该支护技术不仅强调了对于高应力区破裂岩巷道支护时间的及时性 ,支护强度一次到位 ,更重要的是区别于先让后抗、二次支护的指导思想 ;同时 ,一次强化支护技术还详细明确了支护类型、支护结构以及施工工艺。该支护技术在小官庄铁矿高应力区的应用成功 ,表明该支护关键技术是正确的。     

大跨度切眼锚网锚索支护研究

全煤大跨度切眼传统的支护方式是钢棚支护,为解决无轨胶轮车直接进入工作面,提高工作面设备安装效率,课题组进行锚网锚索支护试验与研究。该项目的试验成功,为矿井高产高效创造了条件。     

喷锚支护节理岩体的弹性复合单元模型

利用复合单元技术,建立节理岩体喷锚支护的弹性模型。该模型可先不考虑节理、锚杆、喷层等细部结构,生成常规有限元网格,然后根据节理、锚杆、喷层的相关信息,形成复合单元网格信息。该模型可重点考虑锚杆和喷层在节理面上的局部化非线性变形与相互作用关系。算例研究验证了模型的合理性。该复合单元算法同时包含等效模拟和离散模拟的优点,有着较好的应用前景     

硬岩开挖诱发扰动应力旋转规律及其对岩体破裂的影响

针对深部地下工程扰动应力场变化诱发围岩损伤破裂的问题,在详细分析锦屏地下实验室Ⅱ期工程扰动应力场测试数据的基础上,解译了不同施工过程下扰动应力场的变化规律,分析了主应力方向的变化模式,通过对照分析岩体原位钻孔成像,揭示了主应力方向变化对围岩破裂的影响。研究结果表明：中导洞开挖阶段是扰动应力场变化最活跃的阶段,开挖掌子面向监测断面推进的过程中主应力方向的变化模式以应力回旋为主,开挖掌子面远离监测断面推进的过程中主应力方向的变化模式以应力旋转为主,主应力方向出现最大变化幅度的位置在距离边墙4.5 m测点处;边墙扩挖阶段,主应力方向的变化模式以应力旋转为主,主应力方向出现最大变化幅度的位置在距离边墙2.5 m测点处;扰动应力方向变化直接影响岩体裂隙发育的形态和走向,大角度旋转的应力容易诱发张拉裂隙以及拉-剪混合型裂隙,小角度旋转时更倾向于诱发破裂面偏转角度与应力旋转角度相当的、具有凹凸形态的剪切裂隙,大角度回旋的应力多形成相互交叉的“X”型剪切裂隙。基于实测扰动应力的研究结果可为深埋高应力硬岩开挖的扰动应力场变化规律及其对岩体破裂发展的影响研究提供参考。     

论高应力软岩巷道支护对策

高应力软岩系指在高应力状态下发生显著塑性变形的工程岩体，本文研究了高应力软岩的基本特征，变形力学机制及其支护力学对策技术，并以峰峰矿务局通二矿高应力软岩巷道的支护工程为例，展示了新理论，新技术的应用前景。     

土钉桩锚联合支护基坑工程设计

近年来,土钉支护作为一种新型支护形式,以其施工方便、节约成本的优势,得到了广泛应用。但在处理高深基坑、场地有限的条件下,则有着不可避免的局限性。主要介绍了将土钉支护与桩锚支护结合应用的实例,总结了土钉桩锚联合支护在高深基坑工程支护中的设计经验。     

深部软岩巷道锚网索耦合支护非线性设计方法研究

由于深部软岩巷道工程岩体介质已进入到塑性大变形阶段,其破坏主要是由于支护体与围岩之间的不耦合造成的,因此提出了锚网索耦合支护非线性设计方法。与传统的线性参数设计不同,该方法在变形设计的基础上,针对最佳耦合过程进行强度设计,提出锚网索耦合支护参数,并在施工过程中通过反馈设计进行修正。与新奥法不同,采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力,又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力,从而可以实现软岩巷道支护体与围岩在强度上、刚度上和结构上的耦合,保证软岩巷道围岩的稳定性。     

渗流条件下隧道锚注复合围岩体的解析方法

锚注法是富水隧道工程中常见的地层加固和止水工法,目前仍缺乏可以同时考虑锚杆-围岩力学相互作用和注浆防水抗渗作用的解析理论。以径向锚注复合围岩体为研究对象,基于达西定律和应力均布法将注浆加固后围岩内的孔隙水压力以及锚杆对围岩的相互作用力代入被加固围岩的应力平衡方程,构建出锚注复合围岩体微分方程,求解出复合围岩体及原岩的渗流场、位移场、有效应力场及锚杆轴向应力场的解析解并进行有限元验证和对比。对比结果表明：解析结果与有限解结果一致;与仅注浆的工况相比,锚注加固可改善围岩的应力状态。然后,基于所得解析解,揭示并讨论了锚注加固参数、支护力、二衬抗渗压力等参数和条件对隧道锚注复合围岩体安全系数的影响规律。规律指出：锚注范围、锚杆密度因子及支护力的增加使安全系数分别以先快后慢、准线性及先慢后快的趋势提高;二衬抗渗压力的增加虽然可减小涌水量,但不利于隧道的稳定。最后,基于所提出的解析解给出了锚杆的参数优化设计方法并给出算例。上述研究成果可为渗流隧道的锚注加固设计提供解析理论参考。     

锚注支护机理及参数优化研究

对锚注支护机理进行了分析，得出巷道锚注支护可改善锚杆，裂隙面及围岩的力学性能，减小围岩塑性区及巷道位移，提高围岩的稳定性，并运用正交设计方法对锚注支护参数进行优化，确定了主要影响因素，提出了可供参考的支护方案。     

深部复杂地质条件下矿井交岔点支护关键技术研究

由于具有断面大、结构复杂、施工扰动次数多等特点，深部条件下的矿井交岔点工程支护难度一般比较大。通过现场地质条件的调查，用确定施工工程难度系数的方法，选择对应的支护形式和参数。深部复杂地质条件下的大断面交岔点，主要具有4种变形力学机制，即构造庖力作用力学机制、白重应力作用力学机制、结构变形力学机制和与施工过程有关的变形力学机制。在分析变形力学机制的基础上，可以进行最优的支护参数设计和过程设计。优化后的试验方案应用于具体的工程实例，取得了良好的支护效果。     

高应力软岩巷道围岩与支护结构相互作用分析

基于Mohr-Coulomb应变软化模型,将收敛-约束法应用于高应力软岩巷道围岩-支护相互作用分析中,构建典型支护结构特征曲线。以FLAC3D数值模拟软件为工具,分析应变软化模型、剪胀角及不同巷道断面类型对围岩-支护相互作用的影响,并对支护系统稳定性进行评价。研究结果表明：考虑应变软化行为的围岩所需支护压力与Mohr-Coulomb模型计算结果相差较大,剪胀角对围岩应力释放过程及围岩-支护相互作用影响较小,巷道不同断面形式及断面不同位置点围岩所需支护压力有一定差异性;初期支护系统的稳定性是围岩与支护系统最终稳定的关键,采用收敛-约束法评价高应力软岩巷道初期支护系统的稳定性,对高应力软岩巷道的支护结构设计及施工具有一定指导意义。     

喷锚支护在水工隧洞施工中的应用浅说

简要地介绍了对水工地下洞室施工中对围岩不稳定体,即碎裂岩体、松动岩体、软弱结构面、楔形体结构面等围岩喷锚支护结构的作用,喷锚支护结构的使用。     

巷道浅层破碎围岩锚注加固承载特性试验研究

为明确巷道浅层破碎围岩锚注加固承载特性,开展了不同岩体粒径、岩性、锚杆数量等因素影响下对比试验。研究结果表明:(1)试件承载能力随粒径增大呈现先增大后减小的趋势,与相同条件下无锚试件相比,含锚试件峰值应力平均提高了53.38%,峰值应变平均减小了46.43%。(2)含锚条件下,与支护面相对的自由面及附近为宏观破裂优先发展区域,支护面破坏一般均滞后于自由面,试件由拉伸破坏为主,逐渐过渡到拉剪混合式破坏;无锚条件下,试件以拉伸破坏为主。(3)锚杆数量增加,试件承载能力逐渐增大,但是增长速率逐渐变缓,峰值应变减缓与峰值应力增长拐点一致。(4)试件具有渐进再破坏的3个特征:一是应力峰值前产生的裂纹在峰后阶段继续扩展;二是支护面表面材料随着裂纹拉伸产生剥落;三是裂纹由表面逐渐向试件内部发展,先是岩块脱落,随后宏观破坏发展到锚杆区域,造成试件整体承载能力丧失。     

三峡工程永久船闸高边坡岩体卸荷松弛特征研究

三峡工程永久船闸高边坡岩体卸荷松弛特征明显,采用地质调查、钻孔声波测试、内外部变形监测、现场变形试验、钻孔芯样力学试验、压水试验、孔壁录像、钻孔弹模测试等手段进行综合研究,结果表明,边坡岩体可划分为强、弱、微三个卸荷带,强、弱卸荷带岩体力学性质有明显弱化,微卸荷岩体力学性质无明显变化。在卸荷带内未产生新的结构面,但卸荷引起了结构面的进一步扩展和张开。岩体变形是结构面张开和岩块变形的综合反映,主要受开挖卸荷影响,锚索对于限制结构面张开作用明显。     

考虑卸荷的加锚裂隙岩体力学参数研究

加锚岩体的力学参数确定一直是岩土工程中的一个重要和困难的问题,在考虑卸荷的情况下,对边坡岩体的分离块体经系统锚杆加固后的抗压强度、泊松比、弹性模量及c,?值的变化规律进行了数值模拟计算和分析,并考虑了不同的加卸载路径、锚固角和岩体强度对加固效果的影响,计算结果表明,在分析卸荷岩体边坡加固时,必须考虑裂隙岩体卸荷历史的影响。最后用试验结果验证了等效数值计算方法的正确性。     

某水工隧洞裂隙岩体高水头作用下的渗透性试验研究

结合某抽水蓄能电站高压引水隧洞裂隙岩体的高压压水试验、常规压水试验和室内试验,分析了裂隙岩体在高水头条件下渗透流量与压力关系所反映的岩体渗透特性变化规律;在定量计算基础上探讨了裂隙岩体渗透系数与压力的相互关系。通过对比高压压水试验、常规压水试验和室内试验得到的渗透系数,分析了环境应力状态和压力变化对渗透系数取值影响的原因。研究结果表明,高水头作用下裂隙岩体的渗透系数明显大于低水压条件下的渗透系数,室内试验渗透系数因应力解除影响而大于原位压水试验渗透系数值。     

高边坡锚,网,喷永久支护防震设计与施工

介绍某边坡工程采用锚、网、喷联合支护取代重力式挡土墙护坡，取得良好技术、经济效益的经验。     

深部高应力软岩动压巷道加固技术研究

为解决深部软岩高应力动压巷道维护的技术难题,针对孔庄矿-620软岩大巷处高应力区、受上方7335水采工作面、8331综采工作面采动以及断层影响的特征,分析其破坏状况和因素,模拟研究了采动影响前后大巷变形规律,掌握大巷应力状态变化规律及影响区域,提出大巷加固思想,优化加固方案,确定了合理加固参数。研究成果表明,采用锚网索喷+锚注联合支护技术,利用新型专利注浆锚杆,对大巷周围2 m范围注浆,能够有效控制大巷变形。进行井下工业性试验,通过注浆前后围岩力学性质对比、实摄及矿压观测手段检测,结果表明-620大巷变形破坏得到了有效的控制。     

Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support

SummaryEngineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support An analysis of some 200 tunnel case records has revealed a useful correlation between the amount and type of permanent support and the rock mass qualityQ, with respect to tunnel stability. The numerical value ofQ ranges from 0.001 (for exceptionally poor quality squeezing-ground) up to 1000 (for exceptionally good quality rock which is practically unjointed). The rock mass qualityQ is a function of six parameters, each of which has a rating of importance, which can be estimated from surface mapping and can be updated during subsequent excavation. The six parameters are as follows; theRQD index, the number of joint sets, the roughness of the weakest joints, the degree of alteration or filling along the weakest joints, and two further parameters which account for the rock load and water inflow. In combination these parameters represent the rock block-size, the interblock shear strength, and the active stress. The proposed classification is illustrated by means of field examples and selected case records.Detailed analysis of the rock mass quality and corresponding support practice has shown that suitable permanent support can be estimated for the whole spectrum of rock qualities. This estimate is based on the rock mass quality Q, the support pressure, and the dimensions and purpose of the excavation. The support pressure appears to be a function ofQ, the joint roughness, and the number of joint sets. The latter two determine the dilatency and the degree of freedom of the rock mass.Detailed recommendations for support measures include various combinations of shotcrete, bolting, and cast concrete arches together with the appropriate bolt spacings and lengths, and the requisite thickness of shotcrete or concrete. The boundary between self supporting tunnels and those requiring some form of permanent support can be determined from the rock mass qualityQ. With 8 Figures     

微型钢管桩用于岩石基坑支护的作用机制分析

微型桩由于施工方便、快速在基坑工程中得到了广泛应用。以微型钢管桩-喷锚联合支护的岩石基坑工程为对象,通过数值模拟,分析微型钢管桩在岩石基坑支护中的作用机制。分析表明,当基坑地层中存在较厚的强风化岩层或性质较差的岩层时,设置在其中的微型钢管桩能有效地减小基坑水平位移,并合理调配预应力锚索的拉力,同时,微型钢管桩承受较大的弯矩和轴向压力,在设计中宜考虑微型钢管桩的有利作用,计算时应验算弯矩和轴向压力联合作用下微型钢管桩的安全性;设置在性质较好的中风化和微风化岩层中的微型钢管桩,对基坑作用很小,可考虑不设置微型钢管桩支护。