立井基岩段井壁设计问题的研究

根据实测地压分布规律,找出井筒的危险截面,进行应力分析,取该截面的最大单向应力级数展开式的主部代入安全条件,推出直接由实测地压值计算安全井壁厚度的简便计算公式。其中的误差,由修正系数K来调整,并以某千米立井和500m深立井的危险断面井壁设计分析为例,给出了明确的K值范围。又通过基岩段井壁破坏专题调研,总结了井壁破裂的五种类型,提出了井壁结构应考虑正常情况下承压和特殊条件下让压或分压的综合设计方法。     

寒区公路隧道软弱围岩破碎带塌方段支护方案探索

寒区隧道过断层破碎带极易引起塌方,给施工和支护带来难度。结合连霍(连云港-霍尔果斯)高速公路高岭隧道塌方段为工程实例,提出了高岭公路隧道支护思想和优化方案。研究结果表明,寒区公路隧道过软弱破碎带是特殊地质赋予条件下的一种情况,对该工程应用了一些具体措施后,通过对方案的选比,同时加强现场监测,取得了良好的效果,为寒区隧道的安全性施工提供了技术支撑。该成果对寒区隧道过区域性软弱破碎带的支护参数研究提供了重要指导作用和应用价值。     

联合支护在特别破碎围岩中的运用

充分分析了在特别破碎围岩中炮掘施工巷道顶板管理的难度,针对可能发生的顶板事故,采取相应的支护措施,最终实现控制围岩变形。     

高地应力破碎围岩隧道支护结构稳定性分析

为掌握地高地应力破碎围岩隧道支护形式与参数及施工方法,以天平铁路关山隧道为工程实例,结合现场对支护结构的应力量测,运用FLAC3D有限差分软件,对隧道支护结构应力、位移进行数值模拟研究,跟踪研究了支护结构竖向应力、水平应力、竖向位移、锚杆轴力等随着掌子面推进的变化规律,并对现场实测的支护结构随时间变化规律进行研究。结果表明:在掌子面距离监测支护2B范围以内时,支护结构应力增长较大,超过2B范围后,应力增长较小,表明支护结构是稳定的;数值模拟和现场实测规律基本一致,但其大小不尽相同,这是由于数值模拟忽略了节理、地下水等影响因素。     

深立井基岩段井壁地压应力研究

揭示深立井及超深立井基岩段井壁地压应力的理论分析方法,为基岩段立井井壁的优化设计奠定基础。首先将立井基岩段井筒及围岩均按照轴对称受力状况建立力学模型,依据井筒开挖前后围岩受力状态的分析,通过围岩内表面与井筒外壁环向或径向应变相等原理,然后依据轴对称原理、弹性理论、静不定问题的求解方法等理论,求解出基岩段井壁地压应力的分布规律。所举算例得到的结果较为充分地反应了井壁中地压应力在井壁结构设计中的作用。其结果对深立井井壁结构的优化设计具有极为重要的指导作用。     

新桥矿破碎围岩巷道“锚架注”支护技术应用

新桥矿南一采区运输上山穿过落差30 m、宽度140 m特大断层,断层带内岩体极其破碎。为了不影响施工安全和施工进度,巷道采用＂超前预注浆＋U29伸缩性封闭圆形钢棚＋锚网喷＂进行支护。5个多月后,两帮最大移近量达到216 mm,顶板最大下沉量为120 mm,底臌量约135 mm,采用这种支护技术有效维护了巷道的长期稳定。     

基于Mohr-Coulomb准则隧道围岩-支护体系协同作用下支护强度分析

确定围岩-支护结构体系动态协同变形关系是地下工程支护需要解决的关键问题之一.运用Mohr-Coulomb准则推导隧道开挖支护后围岩径向变形与支护结构径向变形的协同方程,探讨Ⅳ级围岩塑性半径、围岩位移及支护刚度随支护强度的变化关系;并运用FLAC3D数值模拟验证协同变形方程的合理性和有效性.结果表明,围岩-支护结构体系协同变形方程能很好地反映围岩位移和塑性区半径随支护强度变化的关系,且相互关系是非线性的.支护强度为0.75 MPa时,理论计算拱顶沉降为18.9 mm,数值模拟拱顶沉降为21.6 mm;支护强度为1.5 MPa时,理论计算拱顶沉降为11.2mm,数值模拟拱顶沉降为11.1 mm,表明围岩-支护结构动态协同变形方程的有效性.针对Ⅳ级围岩在采用超前支护和交叉中隔壁法(cross diaphragm,CRD)施工时,建议支护强度设计为0.75～1.5 MPa,支护刚度设计为59.8～375.0 kN/mm.     

软弱破碎带隧道围岩变形及初期支护受力分析

针对中条山公路隧道的软弱破碎带围岩的地质情况,采用有限差软件分别对台阶法与单侧壁导坑法施工时隧道的掘进过程进行了数值模拟.对不同开挖方式下围岩变形(拱顶沉降和收敛位移)和初期支护(初衬和锚杆)应力进行了比较.结果表明:当上台阶通过时,围岩变形和初支受力都较大;在抑制洞周位移方面,单侧壁导坑法优于台阶法,但在软弱破碎围岩条件下,其优势并不显著;在控制初衬结构受力方面,台阶法优于单侧壁导坑法.     

软弱破碎围岩运输巷道变形机理及修复支护

为解决井下软弱破碎围岩巷道的支护问题,以巴鲁巴铜矿580 m水平运输巷道为研究对象,对巷道稳定性进行监测,分析巷道的变形特征及其影响因素,认为应力集中、围岩软弱破碎、支护强度低以及水的影响是巷道变形的主要影响因素。对巷道变形机理进行研究,建立巷道力学模型,在此基础上结合现场实际提出“钢拱架+长锚索”联合支护方案。使用FLAC3D对修复前后巷道稳定性进行模拟分析。研究结果表明：修复后巷道应力集中区域远离巷道表面,巷道围岩塑性区域面积下降40%。对巷道进行修复并对其稳定性进行监测,60 d内巷道两帮最大收敛变形量为39 mm、顶板最大下沉量为50 mm,没有明显的底鼓发生,巷道变形得到有效控制。     

高应力破碎围岩回采巷道支护技术研究

为解决高应力破碎围岩回采巷道支护难度大的问题,本文采用试验室试验、理论分析及现场观测的方法,以高河煤矿工作面回采巷道为研究对象,通过研究分析得出该巷道应采取锚网索联合支护手段,确定巷道支护参数,对支护巷道进行表面位移观测,并对比分析原支护设计,结果表明:支护参数优化之后,能有效保证巷道稳定性,为类似条件巷道支护设计提供理论依据。