巷道非对称底鼓的力学解析

探讨深部开采条件下非对称底鼓现象的影响因素和形成机制,为巷道底鼓的防治提供理论依据。根据郎肯土压力理论,建立了非对称底鼓的力学模型及分析计算简图,得到了4种非对称底鼓的破坏形式,导出了巷道底压的计算公式。通过给定部分参数,得到了极限破坏深度、底压、底压偏移角分别与松散岩体折算摩擦角和巷道宽度的关系。研究表明,岩性较差或者较为破碎的围岩以及宽度较大的巷道受非对称荷载比值的影响较大,且巷道底压会有一定的偏转。研究结果对于控制深井非对称底鼓有一定的参考作用。最后介绍了1个防治巷道底鼓的实例。     

浅埋隧道大管幕支护力学特性及施工技术

以重庆铁路枢纽东环线新白杨湾下穿高速公路隧道工程为依托,研究了浅埋隧道大管幕支护力学特性及施工控制技术。采用有限元分析软件MIDAS-GTS NX建立隧道施工模型,分析无超前支护、管棚超前支护和大管幕超前支护3种工况下地表沉降、围岩变形以及初支内力等力学特性的变化规律。研究结果表明:无超前支护下开挖完成地表最终沉降为30.01 mm,管棚超前支护和大管幕超前支护下地表沉降分别减小了49.28%和62.08%。就控制围岩变形效果而言,管棚超前支护下拱顶沉降和水平位移分别减小了49.32%和38.20%,大管幕超前支护下拱顶沉降和水平位移分别减小了62.03%和40.03%。施工完成后,无超前支护、管棚超前支护和大管幕超前支护下的初次衬砌最大压应力分别为14.67 MPa、6.58 MPa和6.13 MPa,无超前支护下最大压应力超过规范允许值(13.5 MPa)。     

三台阶八步临时仰拱法在大断面浅埋黄土隧道施工中的应用

宝兰客专西坪隧道进口段为湿陷性黄土浅埋段,隧道下穿新石器时代柴家坪遗址及310国道,地表沉降控制要求极高,该隧道施工中采用了小导管超前注浆预加固,三台阶八步临时仰拱法,此工法能有效将初期支护拱顶沉降及地表沉降控制在最小程度,保证了施工安全及地表设施安全,同时本方法满足了大型机械作业条件,及施工进度的要求。     

瓦斯尾巷底鼓机理及底鼓量构成分析

贺西煤矿3303工作面回采过程中,瓦斯尾巷底鼓严重,影响下一工作面正常使用,致使采掘接续紧张。本文以贺西煤矿3303工作面为背景,深入分析巷道底鼓影响因素,剖析瓦斯尾巷底鼓机理,并对瓦斯尾巷底鼓量构成进行分析。根据对瓦斯尾巷底鼓影响因素、底鼓机理及底鼓量构成分析,为后续瓦斯尾巷底鼓治理提供理论依据。     

浅埋偏压连拱隧道地震加速度响应特性研究

为了得到浅埋偏压连拱隧道加速度动力响应特性,在MIDAS-GTS/NX软件中建立了隧道三维有限元模型,并进行非线性时程分析。研究结果表明:(1)衬砌拱脚处的加速度放大系数较大,在衬砌仰拱与拱顶处相对较小;(2)加载峰值仅能改变测点的响应峰值,不改变加速度响应的变化规律;(3)处在中隔墙的测点的加速度响应比其他相对应的测点响应要强烈;(4)测点加速度响应规律在不同加载方向上有很大的区别。得到结论可以为该类型隧道的抗震设计提供一定参考。     

岩溶隧道道床上浮机制及底鼓特征数值分析

由于岩溶贯通形态复杂,地下水丰富,对隧道基底局部水压,和隧道结构裂缝及层间粘结强度影响较大,易发生隧道道床脱空上浮底鼓现象,危及运营行车安全。本文将道床上浮情况分为道床横向脱空与纵向脱空两大类,分别开展三种阶段工况下道床在不同水头高度下的上浮量对比分析,结果表明：（1）上浮过程可划分三个阶段：①地下水入渗阶段,该阶段仰拱-填充层孔隙水压力降低,道床孔隙水压力增高,② 粘结失效阶段,临界水头高度与道床板厚度、道床与仰拱填充间粘结强度之间的关联阶段。③第三阶段为道床局部上浮脱空阶段,粘结强度对临界水头高度的影响远大于道床板厚度。（2）第一阶段层间粘结良好条件下,上浮水压需要约6.32MPa;粘结力较弱时,上浮水压仅需66.69kPa左右。（3）第三阶段横向中部脱空情况下,25m水头压力下道床层间应力值为1.85MPa以上,对应最大上浮值为0.22mm。（4）第三阶段纵向局部脱空情况下,当道床脱空段增大至10m时,25m水头压力环下道床最大上浮值为6.83mm,达到影响行车的上浮阈值8.00mm。综上可知,隧道道床粘结失效,易诱发道床上浮底鼓。层间增强粘结措施的有效布设,可抑制道床上浮底鼓;建议采用钻孔泄水和补打道床锚杆等应急措施。     

高速公路隧道装配式仰拱接头力学性能研究

为研究公路隧道装配式仰拱结构接头的力学性能,首先建立装配式仰拱接头三维数值计算模型,模拟接头细部结构,分析比较弯螺栓、直螺栓对仰拱接头在不同轴力、弯矩组合作用下接头张开量、转角、螺栓应力以及接触压应力等的变化规律。然后采用大比例尺室内仰拱接头加载试验对模拟结果进行验证。结果表明：接头张开量、转角随着弯矩增加不断增大,接头抗弯刚度不断降低;接头张开量、转角随轴力增加而减小,接头抗弯刚度则不断增大;弯螺栓接头抗弯刚度大于直螺栓接头抗弯刚度;螺栓整体受拉,螺杆受力状态与螺栓形式及接头变形有关,整体上弯螺栓应力大于直螺栓应力。对比分析数值和试验结果,整体变化趋势一致。研究成果为公路隧道装配式仰拱接头设计提供参考。     

浅埋暗挖黄土隧道地层及围岩力学特性变化规律

以新建蒙华铁路运煤通道青化砭隧道为依托,埋设地层变位和围岩应力测试元件,对开挖时黄土地区大跨径浅埋隧道的地层及围岩力学特性变化规律进行了研究。结果表明：拱顶沉降和水平收敛变形可分为均匀变形阶段和稳定变形阶段,竖向地层沉降随埋深的增大先增大后减小;当工作面稳定时,横截面方向和轴线方向的水平位移超前影响距离分别为8m、15m。滞后和超前开挖时,周围土体横截面方向和轴向水平位移分别向隧道内侧和背离隧道方向发展;初期支护施做后,衬砌应力重新分布,仰拱压力增大,而左右拱腰压力不变。所得结论可为黄土地区浅埋暗挖大跨度隧道的设计和施工提供参考。     

基于铁路隧道软弱围岩隧道浅埋段的施工工艺研究

近年来,随着我国经济水平的不断提升,铁路建设也在高温经济中得到了快速发展。一般铁路工程建设项目线路长,在施工过程中不可避免的要穿越各种各样的地质岩层。如浅埋段软弱围岩隧道多为风化破碎的隧道围岩,埋藏较浅,受力较复杂,较易发生地表下沉或围岩坍塌事故。该文以绩溪隧道为例,分析软弱围岩隧道浅埋段相关施工工艺,并运用数值分析,研究其施工力学,进一步提高施工技术水平。     

巷道底鼓的原因与防治

随着煤矿开采深度的增加,巷道底鼓现象越来越多,严重影响了矿井的安全和生产,本文概述了巷道底鼓的原因、形式,浅谈了防治底鼓的几点措施。     

铝质泥岩巷道底臌治理技术研究

为解决庄子河煤矿集中运输大巷铝质泥岩底板底臌问题,对底臌机理及其影响因素进行了分析,利用底板加固技术对巷道底臌进行了治理,使底板变形量得到了有效的控制。     

冻融循环作用下泥岩的力学特性及损伤机理研究

为研究冻融循环作用下岩石的损伤特性及发展规律,以泥岩为例,对泥岩在不同次数冻融循环条件下进行了单轴压缩和超声波检测试验,并分析在不同冻融循环条件下泥岩的力学特性.结果表明:随着冻融循环次数的增加,试样的原生裂隙受到反复冻胀荷载的作用引起损伤,试样脆性减小、延性增大,单轴抗压强度、弹性模量以及纵波波速均减小;对各力学参数...     

富水泥岩大断面隧道开挖面稳定性及加固方式

富水泥岩隧道开挖过程中开挖面易失稳.以巴东隧道穿越富水紫红泥岩段为工程背景,基于岩土控制变形分析(ADECO-RS)及现场调查将开挖面稳定性评价为"C类稳定形态",提出超前帷幕注浆结合超前管棚的预加固措施.基于离散元方法构建泥岩隧道开挖模型,分析开挖面失稳过程及前方围岩变形破坏特征.结果 表明:开挖面失稳过程呈现"挤出变形-局部塌落-明显溜塌"的渐进破坏特性.发生溜塌后,开挖面前方拱部径向4.5m,纵向15 m范围松动区发育,孔(裂)隙率由0.1增至0.186;隧底出现相应范围的隆起区,颗粒接触力链分布稀疏,从宏细观层面进一步说明富水泥岩段开挖面前方失稳性强.考虑以上围岩扰动范围,提出了超前帷幕注浆参数,经现场应用,开挖面前方围岩加固效果良好,有效保证了大断面隧道施工安全,可为类似富水泥岩隧道设计、施工参考.     

考虑寒区隧道围岩冻结温度渐变的冻胀力解析解

为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形,通过引入冻胀围岩径向冻结温度Tr和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性,理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析解,并进行了案例和影响因素分析。研究表明：忽略冻结温度渐变影响时冻胀力明显偏大,考虑冻结温度渐变可有效提高冻胀力计算的可靠性;考虑冻结温度渐变影响的冻胀力随着非均匀冻胀系数k的增大呈对数函数增大,随冻结与未冻围岩的弹性模量比E_Ⅱ/E_Ⅲ的增大而线性减小,且E_Ⅱ/E_Ⅲ越大时冻胀力产生所需围岩达到的临界k值也越大;隧道冻胀力随围岩冻结圈外径、未冻围岩弹性模量和原岩应力的增大而增大,但随衬砌内径、冻结围岩单位温度冻胀系数的增大而逐渐降低。     

机械驱动式天车升沉补偿装置研究

浮式钻井平台在深水作业过程中,液压驱动式天车升沉补偿装置由于技术成熟而得到广泛应用。针对液压驱动系统存在反应滞后性较大,补偿精度不高的缺点,提出了一种以主动齿轮-从动齿轮-直齿条轨道作为天车补偿驱动传递机构,以驱动电机作为补偿动力来源的机械驱动式天车升沉补偿装置,以提高天车升沉补偿的精度和效率。在对补偿装置机械驱动工作原理分析基础上,提出机械驱动式天车补偿装置的具体结构形式,并对主动齿轮与从动齿轮在传动过程中的受力情况进行分析,得到两齿轮在升沉补偿运动过程中的载荷分布。采用动力学分析方法对从动齿轮和直齿条轨道的传动过程进行分析,建立齿轮-齿条啮合过程动力振动分析模型,得到该过程的力矩平衡方程。采用该机械驱动结构会对直齿条轨道产生一定的振动激励。     

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。     

环氧沥青复合式隧道路表结构力学响应分析

由于传统隧道路面无法兼顾阻燃、抗滑降噪及耐久性等结构和功能性的需求,同时针对缺乏对高性能环氧沥青复合式隧道路表结构的研究现状。运用桥渡原理和有限元法,研究了环氧沥青复合式隧道路表结构不同荷载工况、层间接触状态、结构层厚度及应力吸收层类型对力学响应的影响规律,并结合经济性要求推荐了环氧沥青复合式隧道路表结构组合。结果表明：层底弯拉应力、弯拉应变、竖向剪应力和横向剪应力指标能较好表征结构实际受力状态;结构层厚度、超载及层间接触状态是结构疲劳寿命的重要影响因素,影响程度依次超载>层间接触状态>结构层厚度;未设应力吸收层的结构组合其抗疲劳性能更为优异;并将拟推荐结构于寻甸一号隧道试验路段进行铺筑。     

负荷度对盾构隧道管片火灾下力学性能影响

针对不同边界条件下的地铁管片建立了热力耦合数值模型,采用顺序耦合热-应力分析方法对不同负荷度下衬砌管片在高温下的变形及内力进行了分析,并基于火灾试验数据进行了验证。研究表明,负荷度是影响管片在火灾高温下变形特性的关键因素。负荷度越大,管片跨中位移在升温阶段发展越充分,下缘混凝土的极限压应力越小。支座边界条件不同时,衬砌管片变形受高温影响的程度也不相同。当衬砌管片两端的水平位移被约束时,由于在升温过程中衬砌管片产生不可忽略的变形,支座反力先增大后减小,最后持续增大直至升温结束。