浅谈超大断面黄土隧道初期支护中的几个问题

本文结合郑西客运专线超大断面黄土隧道工程实践,通过现场科研试验,对浅埋超大断面黄土隧道初期支护中锚杆、格栅及型钢钢架的作用进行了分析,解决了黄土隧道初期支护中长期有争议的锚杆作用及钢架选型问题,其研究结果对今后类似工程的设计具有参考价值。     

基于荷载结构法的隧道钢架支护选型研究

依托某一实际工程,基于荷载结构法原理,采用Midasgts有限元软件,比较分析了Ⅳ级软质围岩段隧道格栅钢架(H15 cm×20 cm)和I18工字钢支护的刚度、变形及受力情况,研究了围岩硬度变化对初期支护结构安全性影响.选择合理的钢架支护形式,并将现场监测结果与数值计算结果对比分析,研究结果表明:两者钢架支护结构最小安全系数均出现在拱顶和拱脚位置,变形最大均发生在拱顶位置;I18工字钢支护的承载能力要明显大于格栅钢架;Ⅳ级硬岩地层宜优先选择H15 cm×20 cm格栅钢架,对于Ⅳ级软岩和较软岩宜优先选择I18工字钢.     

高地应力软岩隧道内层的初期支护施作时机

高地应力软岩隧道由于变形持续时间长、变形量大,隧道初期支护多采用双层结构。如果内层初期支护施作过早,支护结构承受形变压力会过大,容易导致支护开裂失效,如果施做太迟则围岩容易失稳。因此,确定内层初期支护合理施作时机十分重要。依托渭武高速公路木寨岭隧道2号斜井工程,采用现场监测和数值模拟相结合的方法对隧道内层初期支护合理施作时机进行研究。结果表明,在2号斜井的围岩条件下,上台阶外层钢架施作7.2~14.4米（6~12榀）间施作内层初期支护最合理。     

高地应力软岩隧道大变形监测及支护优化

针对高地应力软岩隧道大变形问题,对中国西北地区某高速公路隧道围岩变形监测、钢拱架应力、围岩压力等项目进行现场监测,探讨不同施工阶段围岩的变形规律和受力特点,并通过数值模拟对不同钢架间距的围岩变形控制效果进行对比分析。结果表明:上台阶开挖阶段是围岩变形增长迅速的阶段,上台阶和中台阶开挖导致的围岩变形量占总变形量的70%;初期钢架主要以受压为主,上台阶及中台阶应力均大于下台阶应力,上台阶及中台阶的初期支护承担了更大的荷载,上台阶和中台阶应"快速通过,及时支护";施工时可采用"先让后抗"的方法,适当加大预留变形量以缓解初支压力,当围岩变形速率减缓时,可提前施做二衬;数值模拟表明当初期支护参数采用I22b工字钢,间距0. 75 m,加4 m长锁脚锚杆,可以经济有效地控制围岩变形。研究成果可为类似隧道工程的设计、施工等提供借鉴和参考。     

深部高地压巷道锚杆和锚索支护参数的优化

为改善煤炭开采因深度增加而导致巷道支护困难的问题,在对唐口煤矿千米矿井轨道运输大巷顶板现场钻孔探测分析的基础上,通过对巷道工程地质条件的综合分析和工程地质力学评估,研究巷道的变形破坏机制和巷道围岩与锚杆、锚索的相互作用机理,有针对性地设计锚杆、锚索的联合支护方案,现场测试结果表明,该支护方案取得了良好的支护效果,为有效...     

地下工程监控时间序列分析方法及应用

根据现场位移监测提出１种工程预测方法，利用现场测量的围岩或支护的位移对未来位移发展趋势作出定量预测，在预测位移的基础上，应用数值方法可以预测支护围岩压力，应力及安全度随时间发展的趋势，这种预测方法可用于岩石工程安全监控，支护设计、施工效果评价及预测。     

高地应力软岩隧道大变形控制及支护对策研究

兰渝铁路黑山隧道出口DK98+890~DK100+242段属高地应力软岩,在施工过程中初期支护出现严重破坏及大变形,对施工造成了不利影响。本文基于高地应力条件下二叠系板岩、碳质板岩地层的试验与理论研究,得到了该地层的变形规律及支护受力特征:同时现场试验证明,采用H175全环钢架结合深孔锚杆、喷射C30早高强混凝土可以有效地解决软岩隧道高地应力大变形问题,实际应用效果良好。     

复杂条件下煤矿巷道返修支护技术

以魏家地煤矿二号石门西下水仓返修工程为依托,通过现场勘察、理论分析、数值模拟、现场试验与监测等手段研究了复杂条件下煤矿大巷返修支护技术,提出了用于复杂条件下煤矿大巷返修的留设柔垫层让压联合支护技术.现场试验与监测研究表明,锚注以及留设柔垫层让压联合支护可限制围岩的变形,提高围岩支护体的共同承载能力,巷道返修支护方案设计合理,效果良好.     

浅埋黄土隧道中系统锚杆支护作用的数值模拟

为了研究系统锚杆在浅埋黄土隧道中的支护效果,以陕西吴堡—子洲高速公路刘家坪5号隧道为依托,利用MIDAS/GTS有限元分析软件分别建立有、无系统锚杆的分析模型,计算分析了6个开挖阶段和截止到二衬施作阶段的隧道变形量,并将数值模拟结果与实测结果进行了对比分析。结果表明:浅埋黄土隧道施工过程中,有系统锚杆的隧道变形值大于无系统锚杆的变形值,这是由于锚杆是在钢架支设后进行打设,锚杆的打设不仅破坏了土体的稳定,而且延误了喷射混凝土和钢架支护的最佳时机,使变形量增加;有、无系统锚杆拱顶下沉和净空收敛的现场实测值基本处于同一数量级,说明在浅埋黄土隧道中系统锚杆的作用不显著,可以取消。     

浅埋深薄基岩煤层大采高综采工作面切眼支护优化研究

针对红柳林矿5-2煤切眼现有支护结构和支护技术设计的锚杆、锚索支护密度偏高,部分复杂生产条件下的支护效果难以达到设计要求,支护体实际受力常常远低于杆体强度的现状,采用联合支护的思想,结合现场测量,数值模拟,工程实践的方法对浅埋深薄基岩煤层大采高综采工作面的切眼支护进行了优化设计,确定了初步支护方案,将初步设计方案应用于现场,并对围岩支护效果进行监测分析。通过对浅埋深薄基岩大采高工作面切眼支护优化研究,形成了一套完善的支护设计体系,在保证安全的前提下有效的提高了切眼的掘进速度及支护效益,有效的降低了巷道工程的综合成本,经济和社会效益显著。     

软岩巷道联合支护方式在生产中应用

论述了软岩巷道支护的重要性和目前常用的软岩巷道支护方法.并着重介绍了淮南八里塘煤矿-340水平的运输大巷和回风大巷布置在粉砂岩和泥岩组成的岩层中,支护方式采用锚喷--U型钢架联合支护,由于岩层地应力大,岩体破碎,支护破坏严重,制约了掘进速度,给安全生产带来了较大的威胁.通过支护方式和施工方法的改进,两条大巷取得了良好的效果.     

高应力炭质板岩隧道开挖支护结构受力评价研究

为探究高应力下炭质板岩隧道开挖过程中围岩位移、支护结构内力变化规律，依托渭武高速木寨岭公路隧道，采用有限差分软件FLAC3D建立三台阶七步开挖法下炭质板岩隧道的数值模型，提出强、中、弱三种支护方案；分析开挖距离对围岩位移、支护结构内力等因素的影响，并对支护设计参数合理性评价。研究结果表明：开挖过程中围岩累计沉降和收敛变形量比较：强支护＜中支护＜弱支护；开挖相同距离下，随着支护强度上升，支护提供的弹性抗力越强，围岩沉降和收敛变形减小；以强支护为例，支护结构轴力呈现先增大后减小的趋势，最终轴力不断上升但趋势变缓的特征，开挖距离50m趋于稳定；支护设计参数评价时，开挖距离（50m）结束，强、中、弱三种方案钢架受压安全系数最小值分别为3.903、3.718、3.264，#1拱顶处强支护钢架较喷射混凝土先破坏，混凝土安全系数最小值分别为3.491、2.987、2.666，#2左拱腰处喷射混凝土较钢架先破坏，故选择中支护方案，材料I25b×C25、初衬厚度26cm、钢架距离0.8m。研究结果可为类似软岩隧道开挖和支护结构的设计提供一定参考。     

上庄煤矿3102工作面回风巷联合支护设计与实践

针对上庄煤业3102工作面地质条件和现场具体状况,对巷道锚杆、锚索布置方式及参数进行优化设计,通过现场工程实践得知,巷道支护效果良好,巷道表面位移都处于可控的变形范围之内,保证了煤矿的正常和安全生产,同时也为其他类似地质条件下的巷道支护提供了参考。     

超大深基坑支护结构分析

超大深基坑工程在设计与施工过程中受到多种复杂因素的制约。本文以淮安东站站前广场基坑工程为背景,对基坑支护体系的合理选用以及变形规律进行理论分析,并用稳定安全系数法计算围护结构最大水平位移与现场监测数据进行对比。结果表明基坑的的整体控制性指标均在合理范围内,支护效果较好,且稳定安全系数法的计算结果与现场监测数据误差不大,为类似工程建设提供一定的参考。     

渗流水影响下泥质巷道支护技术研究

该文通过对朱仙庄煤矿Ⅱ水平皮带机大巷现场工程地质综合调查,详细分析了泥质巷道破坏失稳的原因,并结合实际提出强韧封层多层次锚杆钢绞线联合承载环支护技术,工程实践中取得了良好的支护效果,对渗流水影响下泥质巷道的支护研究具有指导意义.     

提高锚杆支护效果的实践

建新煤矿对锚杆支护方法进行了优化改进，提高了支护效果，巷修工程减少，从而促进了掘进效率的提高，使掘进工作进入了一种良性循环。     

反底拱支护在深井软岩巷道中的应用

深井软岩巷道受围岩压力影响较大,围岩力学特性低,易发生蠕变变形,从而严重影响巷道的长期稳定。通过现场调查和长期矿压监测,分析巷道变形破坏特征并总结破坏原因。根据现场工程地质条件、岩石特性和破坏特点,提出内锚外架+反底拱支护方式。现场监测结果表明:内锚外架+反底拱支护方式不仅可以抵抗围岩压力,而且可以有效控制长期蠕变[1]变形,在深井软岩支护中取得了良好的效果。     

拉力分散型锚索在明挖隧道基坑围护结构中的应用

针对海南东环铁路美兰机场隧道工程,提出以拉力分散型锚索代替钢支撑的支护方案。通过拉力分散型锚索设计和施工以及现场监测,可及时掌握预应力锚索轴力变化及其对基坑支护结构和施工安全的影响。锚索加卸载试验以及监测数据表明,拉力分散型锚索对增强工程安全可靠性有显而易见的效果。     

基于现场实测的绢云母片岩隧道变形与受力特征

绢云母片岩是西南地区普遍存在的复杂地质软岩,遇水易软化、泥化,在该中地层条件下施工的隧道普遍出现软岩大变形问题,处理不当还会造成塌方,极易造成严重后果。以实际工程为载体,通过现场试验,研究绢云母片岩隧道的变形与受力特征。研究结果表明:三台阶开挖造成围岩压力的多级释放,每台阶开挖后围岩压力均经历快速增长与缓慢增加两个阶段,围岩压力总体呈现出"右上、左下大,右下、左上小"的非对称分布;初期支护钢架以受压为主,应力"上大下小"分布,右拱腰处钢架压应力最大237. 4 MPa,大于钢架抗压强度设计值;围岩整体向内挤压,隧道呈现"上大下小"不对称变形,右拱腰处最大变形量325 mm,大于预留变形。研究指出了施工过程中的安全隐患,并为绢云母片岩隧道的设计、施工提供了数据参考。     

高铁隧道穿越断层破碎带围岩控制效果分析

为研究高铁隧道过断层破碎段采用三台阶临时仰拱法施工下的围岩变形规律,以皇后岭隧道断层破碎段为研究对象,选取两个典型断面,通过开展现场监测,对比分析不同工况支护下围岩收敛和拱架受力以及围岩接触压力的变化规律。研究结果表明,断层破碎带下,隧道开挖支护完成后,拱顶最大下沉量10.1mm,水平收敛最大值为5.8mm,均远小于预留变形量。断层破碎段下,在距离掌子面1.2m到6m这段,拱架轴力和围岩接触压力变化速率较快,在距离掌子面12m时,拱架轴力和围岩接触压力的分布规律趋于稳定。表明断层带条件下采用三台阶临时仰拱法合理可行,以I22型钢架为核心的支护方案满足围岩控制要求,研究成果为类似工程提供了参考。