大淋水泥化弱胶结软岩巷道分阶段闭合支护技术

大淋水条件下泥化弱胶结软岩巷道的变形及失稳机理比较复杂,淋水会造成岩体软化、泥化,使围岩承载力下降、支护体失效,最终导致巷道产生非线性大变形.通过现场围岩变形观测与FLAC 3D软件数值分析,充分了解了新上海一号煤矿软岩巷道的变形破坏特征.在大量软岩巷道支护实践经验的基础上,提出了以防治水为前提,一次支护卸压、二次支护定型、关键部位强化为原则,顶板注浆、底板钢筋混凝土反底、底角格栅、全断面喷浆为手段的综合性分阶段巷道围岩闭合支护方案.在113采区回风巷进行了70m现场应用试验,结果表明该方案有效控制了软岩巷道的围岩变形.     

连廊连接非对称双塔连体结构的连接参数研究

根据双塔连体结构柔性连接体系的3-DOF模型,以平稳白噪声为地震动激励,推导了塔楼位移的频响函数及功率谱密度函数,建立了结构振动能量表达式．以连廊两端的连接刚度和连接阻尼为研究参数,分别以单体塔楼结构和整体结构的振动能量最小为控制目标,采用数值分析方法探讨了连廊两端连接刚度和连接阻尼对结构振动的影响,得到了多种工况下的优化连接参数分布和在EICentro波、Taft波及人工波激励下的时程分析对比了减震效果．最后对某工程实例进行了位移反应功率谱密度分布分析和地震作用时程分析,对比了减震效果．结果表明连廊两端连接参数对底部塔楼结构动力反应具有交叉影响,塔楼结构不能同时达到最优减震效果,但可根据不同控制目标选取优化参数以取得较好减震效果．     

深孔聚能预裂爆破切顶卸压机理与应用

为解决悬顶导致的煤柱及邻近巷道高应力和大变形问题,结合工作面顶板地质条件,提出深孔聚能预裂爆破切顶卸压专项方案,采用数值模拟及现场试验对卸压效果开展综合研究。研究结果表明,煤层顶板在切顶后垂直应力减幅为21.62%,预裂切顶措施可显著降低煤柱及邻近巷道围岩应力水平。试验发现,炮孔内轴向贯穿裂缝明显,可实现采空区顶板及时垮落。顶底板在切顶后累计位移量减幅达59.27%,巷道两帮及顶底板移近变形得到有效控制,煤柱垂直应力增量显著降低。实践证明,采用深孔聚能预裂爆破切顶卸压效果显著,可大幅提高作业效率,为类似矿压防治工程提供借鉴。     

各向异性软土深基坑坑底抗隆起稳定性分析

基于软土深基坑极易发生坑底隆起破坏的现状,采用Casagrande各向异性强度理论,利用极限平衡方法,针对圆弧滑动破坏模式,考虑土体各向异性特征,推导软土深基坑坑底抗隆起稳定性的分析公式.同时,对推导所得的公式进行基坑开挖空间效应和时间效应修正,在此基础上,结合典型的基坑坑底隆起破坏实例对推导所得的坑底抗隆起稳定性分析公式进行对比分析和验证.研究结果表明:同时考虑土体各向异性和基坑开挖时空效应的坑底抗隆起稳定性分析公式更加合理,对软土深基坑工程的设计和分析具有借鉴和参考价值.     

基于Markov理论的立井冻结压力预测分析

为研究西部矿井井壁压力沿纵向和环向的分布规律,确定井壁设计的关键荷载参数,根据现场监测数据,构建基于Markov理论的立井井壁受压预测模型。该模型以有限的监测点数据预测未设置测点区域的井壁压力值,并给出预测值的可能概率。通过建模预测分析并对比实测数据表明:测点等间距分布时可采用Markov模型进行井壁压力预测;沿环向井壁压力可用正弦函数形式描述。     

陆地风电空心锥形基础地震响应特性分析

空心锥形钢筋混凝土基础是一种新型陆地风电基础形式。为了丰富陆地风电基础抗震性能研究并将空心锥形基础推广至实际工程中,数值模拟研究了砂土地基中质量相等的空心锥形基础和圆形基础的地震响应特性,讨论了基础尺寸、上部荷载、地震动峰值加速度和地下水埋深等因素对基础加速度和位移响应的影响。研究表明：地震作用下空心锥形基础和圆形基础顶板中心处的加速度峰值差距较小,约为5%;锥形基础的沉降量始终低于圆形基础,降幅在4%～31.8%;空心锥形基础前侧的土体变形范围大于圆形基础,而土体隆起量最大值小于圆形基础,最大减少66%,地震作用下空心锥形基础调动了更多土体抵抗荷载,具有更高的承载力。增加锥形基础的径高比(基础顶面直径与高度之比)能够有效减少基础沉降和前侧土体变形。基础上部荷载与输入地震峰值加速度增大,基础沉降量显著增大,基础前侧土体的变形范围和隆起量也随之增大。基础顶板中心处的加速度放大系数随上部荷载与地震动峰值加速度的增大而减小,随地下水位埋深增加而增大。     

循环荷载下深海能源含气土动力特性试验研究

以往对深海能源含气土的研究多以静荷载作用为主,且含气土的气泡尺寸多为不可控的离散小气泡。本研究提出一种能够控制含气量及气泡大小的制样方法,并对含有离散大气泡的深海能源含气土开展固结不排水循环加载动三轴试验,分析深海能源含气土在不同循环应力比(cyclic stress ratio, CSR)、有效围压、饱和度和黏土含量条件下的累积塑性应变、滞回曲线、动孔压和动强度发展规律。结果表明：累积塑性应变分为“稳定增长型”和“失稳破坏型”两类,累积塑性应变增长速率随着CSR增大、饱和度下降、围压增大和黏土含量增加而加快。含气土的滞回圈随振次增加、饱和度下降、围压增大及黏土含量增加,呈现出回弹模量降低、阻尼比增大的现象。含气土动孔压发展模式分为“缓慢增长型”和“孔压骤增型”,孔压增长速率随饱和度下降、CSR增大及黏土含量增加而加快,且在循环荷载作用下,动孔压均未达到有效应力水平,即在轴向应变达到5%前,试样未现液化破坏现象。动强度随饱和度降低而下降,且下降幅度随饱和度的降低,呈现出增大的趋势。     

深海能源土含气储层边坡稳定性研究

深海能源土开采不当往往会造成含水合物储层的强度劣化,诱发海床失稳问题。为探究深海能源土开采对含气储层边坡稳定性的影响,以深海能源土采挖回填装置的开采工况为实际工程背景,针对3种工况下能源土采挖回填诱发的海底滑坡现象,基于有限元强度折减法建立数值模型,分析不同黏土含量、含气量及回填加固等因素引起的水合物含气储层稳定性问题,得到相应安全系数。研究结果表明：黏土含量越高,海底沉积物边坡的安全系数越低,边坡稳定性越差;含气量对深海能源土含气储层的边坡稳定性呈非线性影响,安全系数随含气量的增加呈先上升后下降的趋势;采用胶结性材料进行回填加固处理可提高海底边坡安全系数,边坡稳定性增强。     

沥青路面温度场的预估方法

为了快速、准确地获取沥青路面温度场变化,开展了温度场预估方法研究.首先借助有限元方法建立了沥青路面温度场计算模型;然后分析了大气温度、日太阳辐射量等气象因素对沥青面层温度场的影响规律,得到了路面最高温度与大气温度、日太阳辐射量之间的关系式,在此基础上建立了路面内部任一深度处最高温度与路面最高温度相关关系的图表和公式;最后依据沥青路面温度场的日变化特点,以余弦函数方式建立了路面内不同深度处随时间变化的温度函数模型,结果显示:温度场预估值与计算值误差控制在0.5℃之内,完全满足工程使用的要求.因此,利用该模型可实现白天时段的沥青路面温度场预估,通过简单程序即可快速实现,且具有较高的精度.     

渗水弱化薄页岩层交岔点支护技术

针对彭庄煤矿巷道围岩节理、裂隙发育,特别是薄页岩层受水浸蚀后,岩层软化严重的复杂地质条件,在富含地下水的层理、节理、裂隙发育的粉细砂岩互层中构筑大断面的交岔点,提出采用锚索施加较大预应力,限制巷道围岩离层,然后采用内注浆锚杆进行注浆赶水和加固围岩的方案。并对交岔点围岩收敛变形进行了长期的监测,监测结果表明交岔点两帮和顶底板的总变形量依次为24 mm和30 mm,这说明交岔点采用高强锚杆、锚索、锚注的联合支护方案,有效地封堵了围岩裂隙水,提高了岩石抗压强度以及岩体的整体性和承载能力,实现了大型交岔点围岩和支护结构的长期稳定。