基于多属性效用理论的巷道支护优化

为了使巷道支护参数的决策符合安全经济的目标,通过设计正交实验结合回归分析得出巷道锚喷支护决策指标与支护参数的关系,利用多属性效用理论,将支护参数与决策者对风险的排斥度结合起来,建立锚喷支护的综合效用函数模型,利用MATLAB软件将该模型编程,使用该模型可以方便地求出巷道支护参数的最优方案以及进行多种支护参数的优选。通过实例分析表明,采用该方法对锚喷支护的支护参数设计及优化具有一定的指导意义。现场采用模型求解得出的最优支护参数,巷道发生冒顶片帮现象的次数显著减少,支护效果明显提高。     

不稳定围岩巷道锚杆支护的参数设计

应用结构力学、材料力学理论,证明结合拱的最大弯矩发生在拱顶处,推导出承载拱厚度的计算式,从而建立了不稳定围岩巷道锚杆支护参数设计组合拱计算的理论模型。该模型在东海矿开拓巷道的锚杆支护设计中进行了应用和验证。     

炉峪口煤矿8号煤锚杆支护巷道矿压观测研究

通过对锚喷支护巷道实施矿压观测及数据处理分析,综合评价了巷道锚喷支护现状,优化了支护方案,提高了支护能力,提出了相应的改进措施,为在矿井下全面推广锚喷支护技术提供了科学依据.     

地下巷道锚喷支护结构的可靠性分析

对于采用锚喷支护的岩石巷道，依据弹塑性小变形理论，提出应对支护结构进行概率极限状态优化，利用蒙特卡络方法，建立了巷道围岩稳定、锚喷支护结构的可靠性计算公式，从而为巷道围岩稳定性评估，支护设计提供可靠的理论依据。     

破碎松散围岩巷道壁后注浆实验和效果

通过采用锚注施工工艺,对破碎松散围岩巷道采用壁后注浆加固处理后,使浆液充填和胶结围岩的裂隙,在巷道的外围形成完整的注浆帷幕,并与围岩、锚喷支护共同形成有效承压组合拱。由于注浆使得巷道外围组合拱厚度的加大,有效地提高了支护结构的承载能力,阻止巷道的变形破坏,从而确保巷道的长期安全使用。     

晋华宫矿深部巷道复合顶板锚带网支护技术

本文根据晋华宫矿回采巷道深部地压复合顶板特点,用锚杆支护悬吊理论和组合拱理论进行锚杆支护初始设计,实现锚带网联合支护,并依据矿压观测数据分析验证,寻求最佳支护形式。     

锚网喷支护在大雁三矿软岩巷道中的应用

目前锚喷支护已经成为煤矿巷道支护设计首选的支护形式，但是对于软岩巷道应运用软岩支护理论，针对不同类型的软岩，采取不同的设计对策。本文借用大雁三矿在设计中采用先让后抗、柔让适度，适时支护的二次支护原则的实例，阐述膨胀性软岩巷道支护采用锚喷支护的设计方法，并在实践中取得成功。     

锚喷支护巷道合理支护参数的研究

针对鲍店煤矿锚喷支护巷道中存在的问题，根据影响巷道稳定的８ 个因素，将巷道分为四个类型，且通过工程测试分析了各类巷道的变形特征，提出了锚喷支护巷道支护参数的设计方法，并应用新型拉拔锚杆进行了井下试验，取得了较好的技术经济效果。     

煤巷顶板锚杆支护及机理研究

从巷道顶板锚杆支护在国内外研究、应用现状出发,基于煤矿巷道顶板稳定性和锚杆支护机理分析,结合对不同锚固方式和杆体材质的评价,对锚杆选择进行了优选。运用锚杆支护理论,对煤巷顶板锚杆支护参数进行了设计计算,并最终确定了煤巷顶板的锚杆支护参数,为矿井煤巷支护设计提供参考。     

爆破-锚喷联合支护技术研究

为解决梁家煤矿煤2巷道的冒顶和底鼓现象,根据自然拱及爆破理论,针对煤2巷道由断面形状引起的巷道拱形两侧出现的应力集中现象,提出一种爆破-锚喷联合支护的方案,在巷道45°及135°斜上方一段距离进行爆破:一方面对应力集中区起到卸压作用;另一方面在巷道45°及135°斜上方的顶板范围内形成自然拱,充分发挥围岩的自撑能力,使拱内成为卸压区,降低支护强度。通过应用FLAC~(3D)数值模拟软件对爆破-锚喷支护方案进行模拟,数值模拟结果显示,这种新的支护方案很大程度上解决了煤2巷道的冒顶和底鼓现象。并通过矿压检测确定新支护方案的可靠性,为煤矿的安全高效生产提供了技术支持。     

聚丙烯纤维混凝土锚喷结构内力有限元分析

为了研究聚丙烯纤维混凝土锚喷结构的力学性能,采用ADINA大型非线性有限元分析软件,对沪汉蓉通道老安隧道的锚喷衬砌支护进行受力模拟分析,与使用普通混凝土进行了比较。结果表明,该支护结构有效改善了围岩的应力分布,且裂缝减小,承受荷载增加,明显优越于普通混凝土。     

隧道开挖与初支机械单机作业特性及作业衔接特征分析

公路隧道开挖和初期支护作业过程涉及诸多施工机械,机械单机作业效率和机械作业间的衔接效率是机械群高效协同作业的基础,直接影响了隧道施工进度。为探寻公路隧道施工过程中主要机械的单机作业特性及衔接特征,依托金家庄特长螺旋隧道,通过系统调研开挖与初期支护相关机械的现场作业时间,对施工机械的单机作业特性和作业衔接特征进行了分析研究。结果表明:开挖与初期支护施工机械作业特性具有规律性;装载机和湿喷机停机等待问题与隧道累计进尺相关性强于现场协调组织管理等因素,随着累计进尺的增加,装载机和湿喷机停机等待问题逐渐凸显;金家庄隧道出渣与立架工序衔接快慢对立架与湿喷工序衔接时间具有一定影响,两者分布规律具有一致性。可见实现公路隧道机械化快速施工,除采用单机作业效率高的机械设备外,还应根据隧道累计进尺的变化增加机械设备数量,同时缩短各工序之间的衔接时间,尤其是出渣与立架工序的衔接时间和立架与湿喷工序的衔接时间。     

煤巷锚杆支护质量的应力波检测技术

针对常规锚杆支护质量检测方法多为有损检测的情况,提出一种基于应力波的无损检测技术。根据声学理论,建立锚固检测理论模型,并设计了检测系统。分析表明,该技术应用波的振动耦合传输特性和声学特性来反演锚固体的质量状况,可用于检测锚固单元间岩体的稳定性及锚固体系的完整性。该研究可为煤巷整体状况的预测提供技术支持。     

浅埋土岩复合段隧道冒顶分析与防治

通过对正习高速公路隧道浅埋段开挖过程中坍塌冒顶事件进行分析,提出冒顶处治措施,并建立隧道风化残积深度处于拱顶以及拱顶以下1 m的数值模型,进行无超前支护不同开挖步距的变形特征数值试验,试验表明无超前支护情况下即使采用上下台阶法对隧道进行开挖0.6 m,拱顶的围岩变形最大仍达到3.578、4.789 mm,隧道拱顶残积体对隧道开挖后续支护作业产生较大安全风险。在风化残积深度处于拱顶以下1 m时,原设计小导管纵向间距由2.4 m调整为0.6 m后,开挖0.6 m的拱顶最大变形由2.348 mm降低至1.747 mm,结合现场坍塌冒顶事件,为确保后续隧道浅埋土岩复合段落施工安全,提出了冒顶防治措施并在隧道开挖施工中取得良好的效果。     

深埋圆形毛洞隧道围岩压力拱范围研究

为揭示深埋圆形毛洞隧道围岩压力拱范围,基于复变理论及经典弹塑性理论,结合M-C屈服准则,提出了一种准确预测围岩压力拱内、外边界的方法,并通过数值计算验证了预测方法的正确性.在验证预测结果正确的基础上,研究了隧道埋深、侧压力系数和围岩条件3个主要因素对围岩压力拱范围的敏感性.研究结果表明:1)软弱松散岩体中深埋圆形毛洞隧道上半部分是施工的关键,施工时应考虑对隧道拱顶120°范围内采取适当的超前支护手段,以确保隧道施工安全;2)围岩条件较差时,隧道施工促使周边围岩松动区贯通,必要时建议采取全断面超前注浆加固措施,以防止围岩松动区进一步发展.研究理论为判定毛洞隧道周围松动区是否贯通和确定隧道超前支护的位置及范围提供参考.     

深基坑内支撑调节对邻近隧道受力特性相互影响规律试验研究

现有基坑近接隧道施工的保护措施多为加强支护刚度或采用轴力伺服系统以减小围护结构变形,未能深入考虑支撑伸缩调控下基坑-隧道的受力特性。为了明确基坑开挖施工对邻近既有隧道影响以及可调节内支撑伸缩对“基坑-隧道”受力特性的影响规律,开展了砂土地基中“基坑-隧道”相互影响的室内模型试验研究。获得了隧道的内力、周围土压力、隧道上部地表沉降、地连墙变形、墙背土压力等变化规律。研究结果表明：深基坑开挖施工过程中,隧道呈现上下压缩、左右拉伸的趋势。临近基坑一侧的土压力减小迅速,远离基坑一侧的土压力表现为增大。周边地表沉降呈碟形。内支撑主动伸缩调控下,基坑下部支撑伸缩引起的隧道弯矩变化量大于调控上部支撑,同时伸缩三道支撑时影响最大。支撑缩短时,隧道拱顶、拱底弯矩值正向增大,拱腰弯矩值反向增大。支撑伸长时,拱顶、拱底弯矩值减小,拱腰弯矩值增大。支撑伸缩对隧道拱腰水平土压力影响明显,对拱顶和拱底竖向土压力影响微弱。     

高应力大断面破碎围岩巷道二次强力支护支架设计

为解决深部高应力大断面破碎围岩巷道支护难的问题,分析了不同支架断面形式随侧压系数的变化巷道围岩应力和位移的变化特征,以及双层工字钢梁的高度对承载受力大小影响特征.开发了适用于高应力大断面破碎围岩巷道拱形叠加底拱全封闭工字钢支架,该支架采用矿用工钢上下重叠并连接成整体的全封闭马蹄形结构,支架的整体承载能力比工字钢对棚提高了2.5倍以上.井下试验结果表明,拱形叠加底拱全封闭工字钢支架二次强力支护可以有效控制巷道围岩变形.     

大拱隧道施工的关键控制

沪蓉西高速公路湖北宜昌至恩施段八字岭隧道出口采用了分岔式隧道。对分岔式隧道的大拱段开挖和初期支护的关键控制点进行了总结,以期对今后分岔式隧道的设计及施工提供一定的参考。     

基于现场监测与数值模拟公路山岭隧道IV级围岩段仰拱优化分析

为探究公路隧道设计中,仰拱的优化对于改善隧道的受力和变形条件的影响。以三车道Ⅳ2级围岩段隧道为研究对象,借助FLAC3D有限差分软件,采用Hoek-Brown屈服准则,对替代仰拱的新型支护方案进行了分析,并结合赤承高速公路的典型隧道断面,现场监测了锚杆轴力、初衬压力以及二衬与初衬的接触压力等项目。本文通过对现场监测数据与数值模拟进行分析,提出Ⅳ2级围岩下替代仰拱的条件,底部加基础梁的新型支护体系下隧道整体稳定性满足要求,研究成果可以为其它类似工程提供借鉴与指导。