松动圈理论在冬瓜山采矿巷道支护设计中的应用

基于深部巷道工程由于其复杂的赋存条件和应力环境使得浅部工程的支护技术和方法不能满足深部巷道工程的需要,采用松动圈理论对冬瓜山采矿巷道进行支护设计。通过对松动圈支护理论及松动圈测试进行研究,将不同地方围岩破坏情况(松动圈值)分为松动圈基准值(Lp1)和关键点松动圈值(Lp2),作为支护参数设计的量化指标,对巷道不同地方采取有区别的支护。将其运用于深部采矿巷道支护工程实践,通过现场位移监测验证了松动圈支护技术在深部工程应用中的合理性。     

深部沿空留巷巷内锚杆支护机理及选型设计

针对深部沿空留巷围岩变形特点和巷内支护存在的问题,在分析巷内锚杆支护机理的基础上。采用FLAC3D数值模拟软件对各类锚杆在深部沿空留巷巷内支护中的工作状态进行了分析,提出了合理的巷内支护锚杆选型设计,并在典型矿井进行了井下工业性试验。研究结果如下：深部沿空留巷围岩经历开挖卸荷和多次强烈采动影响,裂隙发育,强度降低,呈松散破碎状态;顶板分层,裂隙交错发育,剪切效应显著。巷内锚杆控制关键是保持围岩完整性,锚杆支护能阻止裂隙发育发展,避免岩层出现离层、滑动等有害变形,能够适应沿空留巷各个阶段的采动影响。高强度高延伸率锚杆支护系统能够适应深部沿空留巷掘进、留巷和复用各个阶段的支护要求,是深部沿空留巷巷内支护的有效方式,并在井下试验中,有效控制了巷道围岩的大变形,满足了安全生产的要求。     

岩体隧道围岩弹塑性变形条件下管片衬砌支护机理研究

基于D-P屈服准则的围岩支护作用理论,以隧道掘进机(TBM)施工过程中支护位置与掌子面的距离作为动态参数,综合考虑注浆圈的应力变形特征,构建岩体隧道围岩弹塑性变形条件下围岩、注浆圈和管片衬砌三者动态变形协调方程,提出三者的变形计算方法和管片衬砌围岩压力计算方法,明确管片衬砌对采用TBM开挖的岩体隧道的支护机理。针对新街台格庙岩体隧道工程实例,计算不同支护条件下围岩变形及管片衬砌围岩压力,并通过数值模拟验证理论方法的合理性和有效性。结果表明:如果在掌子面开挖处开始进行支护,管片衬砌围岩压力将达到1.91 MPa,管片安全系数仅为0.76;如果在掌子面后4 m开始进行支护,安全系数将提升至1.25。建议距离掌子面12 m处开始进行支护,可将围岩压力降至0.24 MPa,管片衬砌具有较高的安全系数。     

深基坑桩锚支护体系的优化方案

以北京北土城东路站基坑为工程背景，对不同锚索长度、锚索打设角度和初锚力条件下的深基坑桩锚支护体系进行数值模拟计算，分析不同锚索参数对桩体结构的变形特征影响规律，给出了锚索的优化设计参数，并基于优化后的锚素参数，探究深基坑桩锚支护体系的受力和变形机理。     

京沪高铁西渴马隧道初期支护受力特征分析

结合京沪高铁西渴马隧道工程,建立三维数值计算模型,根据相关勘察设计资料选取隧道围岩、注浆锚杆和初期支护力学参数。从隧道围岩最大主应力、最小主应力和塑性区等方面分析围岩的受力特征;从喷射混凝土受力和锚杆受力方面分析隧道支护结构应力特征。通过对现场典型断面实测,计算得到支护结构弯矩最大值处的最大压应力2.41 MPa,表明现行支护参数满足安全性要求。     

土钉加固软岩边坡监测分析与数值分析

软弱、破碎围岩的公路边坡支护一直是困扰公路边坡施工的技术难题.结合梅江软弱围岩公路边坡工程地质条件和边坡开挖设计参数,采用FLAC软件对土钉支护结构进行数值模拟研究,并从应力、位移和塑性区3个方面分析了边坡围岩的稳定性.计算结果表明:该支护结构能有效地控制边坡的变形,获得了满意的支护效果.     

隧道管棚加预注浆超前支护数值模拟分析

管棚、超前预注浆加固作为隧道施工中的重要辅助工法,在防止隧道塌方、控制地表沉降、抑制地层位移等方面发挥了重大的作用。因此,2种预加固方法在我国被广泛应用。采用FLAC3D有限差分法软件,建立了管棚加预注浆超前支护、仅采用管棚支护、仅采用预注浆以及无任何支护作用下的四种开挖模型进行数值模拟分析,研究在控制隧道的应力、位移以及地表沉降方面的作用效应。     

高速铁路隧道洞口浅埋偏压段开挖方法优选

结合观音山隧道洞口浅埋偏压段工程实际,采用数值方法动态模拟了不同开挖方法对隧道洞口浅埋偏压段周边围岩和坡体变形的影响,获得了不同开挖和支护方案下隧道围岩变形、应力、塑性区的变化规律,并在此基础上进行技术经济比较,进而确定了较优施工开挖和支护方案。同时,为了解围岩稳定性和支护结构状态,确定支护参数,通过现场监控量测获得了围岩和坡体变形数据,并将其与数值计算结果进行对比分析。结果表明,三台阶预留核心土法为经济可行的较优施工方法。     

柔性管加筋注浆颗粒流数值模拟

随着计算技术的发展,采用数值模拟的方式研究均质土体中的注浆成为可能.利用离散元程序(PFC2D)对现场柔性管加筋注浆试验进行了数值模拟研究,获得了在不同围压条件下浆液扩散范围与注浆压力规律.     

围岩剪切模量对拉力分散型锚索力学性能影响的数值分析

以拉力分散型锚索为研究对象,应用软件FLAC 3D建立较为准确的三维数值计算模型,通过比较其在不同预应力和不同围岩剪切模量情况下的注浆体与岩体界面应力、注浆体应力分布,总结出围岩剪切模量对拉力分散型锚索力学性能的影响规律.     

基于流固耦合作用的海底隧道初期支护安全影响因素分析

以青岛海底隧道试验段为工程背景,基于流固耦合理论对海底隧道初期支护安全性的影响因素进行分析,结论表明:(1)注浆加固显著改善了洞周土体强度和整体性,塑性区范围得到有效控制;(2)注浆加固优化了支护结构的受力,随着加固圈厚度的增加,洞周位移出现不同程度的衰减,加固圈厚度对减小水压的贡献依次为:拱顶拱腰拱脚仰拱;(3)随着加固圈渗透系数的增大,洞周水压力随之增大;(4)在流固耦合作用下,仰拱处的土压力远大于其他部位;(5)现行支护参数条件下,海底隧道初期支护结构满足安全性要求,现场实测与数值计算基本相符。     

超前预支护技术在穿河隧道施工中的应用

长沙市湘江大道浏阳河隧道下穿浏阳河,水下暗挖隧道K1+020—K1+110段,覆土厚度最薄处仅14 m,该隧道具有小净距、强风化、浅埋、水下暗挖的特点。以长沙市湘江大道浏阳河隧道暗挖段施工为例,介绍了该工程所采用的长短管棚和小导管相结合的超前支护、玻璃纤维锚杆超前加固、地面垂直注浆和全断面超前帷幕预注浆等复杂地质条件下暗挖段超前综合加固支护施工技术,有效地保障了暗挖段的施工质量和安全。     

隧道穿越饱和软黄土合理注浆半径范围研究

以西安地铁某号线穿越饱和软黄土地段为研究对象,针对施工中采用的全断面注浆加固地层措施,分析其合理的注浆半径。利用FLAC3D数值模拟软件,重点分析地铁隧道穿越饱和软黄土地层时不同注浆半径下的围岩竖向变形,并结合相关工程经验,确定合理的注浆半径。分析结果表明,针对本工程实际地质水文条件,合理的注浆半径为2~3 m。其可为类似地质条件下的工程提供借鉴。     

深大竖井装配式韧性支护结构关键技术研究

针对深、长大山岭隧道通风竖井建设问题,提出深大竖井装配式钢波纹板支护结构理论与建造关键技术,研究围岩类型变化、节理裂隙发育、地下水丰富等复杂地质条件下装配式支护体系的动态设计及施工工艺措施。基于数值模拟对岩体开挖、钢波纹板安装及拼接、布袋梁设置、锚杆安装、高分子聚合物注浆等关键技术进行总结分析,形成系统性建造工艺;应用具有环保、早强、耐化学腐蚀、抗渗、抗压特性的新型高分子聚合物材料进行壁后注浆,揭示高聚物背后充填缓冲吸能原理及反向预压机制,并结合自动化监控量测系统,提出围岩变形控制措施,以期为日益增多的深大竖井安全、经济、快速施工提供技术保障。     

基于流固耦合的水底隧道全断面注浆力学分析

全断面帷幕注浆加固围岩是水底隧道穿越断层破碎带、海底风化槽等高渗透性岩体常采用的辅助工法。帷幕注浆的主要目的是加固围岩,改善围岩的物理力学性质,降低围岩渗透系数。本文在对注浆加固机理及注浆参数选取研究的基础上,采用三维有限差分FLAC3D数值模拟手段,基于流固耦合的力学模型研究注浆加固圈厚度及渗透系数对围岩稳定性、渗流规律、支护结构受力的影响。研究结果表明:水底隧道洞室开挖对初始渗流场的改变程度及范围与注浆圈渗透系数有直接关系,通过有效注浆不但起到限排堵水的作用,还起到降低地下水渗透体积力、约束位移的作用。     

牛田隧道穿越公路特浅埋段施工技术

特浅埋段工程地质条件复杂,围岩软硬不均,松散、破碎,地下水发育,机动车辆动载扰动大。针对牛田隧道特浅埋段(穿越公路)的施工实际,介绍了在该隧道施工过程中所采取的地表注浆固结,道路架设栈桥,洞内利用大管棚超前预支护、小导管、钢拱架和锚喷综合支护的施工工艺和技术,在保证安全、质量的前提下,提前穿过特浅埋段。     

隧道地表坍陷深层注浆理论研究与工程实践

我国既有公路隧道,在复杂地质条件等作用下,部分出现开裂、渗水等现象,影响交通安全,地表注浆是对此类病害隧道进行加固、防渗治理的主要技术措施。以某隧道地表注浆工程为研究对象,利用探地雷达检测隧道围岩密实情况,建立三维有限元模型,分析地表注浆前后隧道二次衬砌的应力应变特性。结果表明:先对不密实、脱空严重区域注浆,可以有效提高加固效果和避免隧道偏压受力;采用合理的注浆压力可以提高注浆填充效果,保证隧道结构安全;同时对比隧道变形预测值和实际监测结果,验证了有限元方法模拟地表注浆加固既有隧道过程的正确性和有效性。在分析注浆加固既有隧道的主要影响因素上,提供了一些规律性认识,可为类似工程的施工和设计提供指导。     

隧道穿越大型充填溶洞超前支护方案研究

岩溶隧道在穿越高压富水溶腔时频发突水涌泥灾害,给施工安全和周围环境造成严重威胁。根据渝怀铁路某隧道穿越溶洞实际情况,分别对“超前小导管+帷幕注浆支护”和“管棚+帷幕注浆”2种超前支护方案进行数值模拟分析,对围岩变形特征和塑性区进行对比分析,结果表明:(1)管棚超前支护对控制拱顶围岩沉降、拱底围岩隆起以及周边收敛变形更有利;采用管棚超前支护比超前小导管支护围岩变形明显降低。(2)采用管棚超前支护比超前小导管支护的塑性区发展深度有效降低,更能保护围岩的稳定性。采用管棚超前支护成功通过了该隧道大型充填溶洞的高风险段,可为类似工程提供借鉴。     

高压富水岩溶隧道注浆帷幕技术应用研究

帷幕注浆技术是岩溶隧道止水的有效方法,以宜万铁路马鹿箐隧道为依托,建立了隧道帷幕注浆数值模型,计算分析了不同帷幕注浆加固圈厚度、止浆岩盘厚度等参数对隧道围岩的位移、应力影响规律,确定了安全、经济、合理的帷幕注浆方案。结合工程实践,对注浆方式、注浆材料及参数、注浆结束标准及效果检查评定等设计要点以及帷幕注浆施工工艺进行了研究。该研究成果对高压富水岩溶隧道建设具有借鉴意义。     

高应力软岩巷道基角深孔爆破卸压的试验研究

分析了高应力软岩巷道基角爆破卸压的原理及参数确定方法,并在峰峰集团万年矿进行了现场试验。对比试验表明,高应力软岩巷道基角卸压在巷道掘进初期对围岩变形速度、变形量及稳定时间具有很好的控制作用。深部爆破卸压及浅部加强支护可以充分改变围岩应力状态。