砂土中抗拔锚板基础承载力计算模型研究

为了建立砂土中抗拔锚板基础承载力计算模型,采用数字图像关联技术(DIC)对锚板在不同密实度、不同埋深率下的变形场进行试验研究.试验结果表明,砂土的密实度、埋深率是锚板基础抗拔承载力的主要影响因素,浅埋锚板基础和深埋锚板基础存在不同的变形破坏机理,临界埋深率是与密实度有关的变量.在锚周土体变形场分析的基础上,建立浅埋和深...     

三点弯曲试验条件下加锚试样抗弯性能研究

矿山开采过程中，锚杆布置对巷道顶板的支护至关重要。制作标准的岩石试件，使用变刚度煤岩动力试验破坏试验机对试件进行三点弯曲试验，对未加锚、加锚后顶板岩体的抗弯性能进行研究。试验结果表明：与未加锚试件相比，加锚后试样的峰值荷载显著增加，当锚杆间排距由20 mm×20 mm增加到40 mm×40 mm时，试样的峰值荷载先增加后减小，间排距为30 mm×30 mm时，试样取得最大值。试样弯曲破坏过程中上下表面分别产生压应变和拉应变，下表面的拉应变普遍大于上表面的压应变。无锚试样上下表面产生的应变值小于加锚试样，无锚试样在轴向荷载作用下更快发生脆性破坏。当锚杆间排距由20 mm×20 mm增加到30 mm×30 mm时，上下表面产生的应变量较接近，说明缩小锚杆间距一定程度上可以增加岩体的稳定性，但是当锚杆间距减小到一定数值时，对于试样整体稳定性的强化作用并不显著。     

黄土中圆形抗拔锚板基础承载力分析

在三维状态下运用极限平衡理论,对黄土中圆形抗拔锚板基础在受到垂直于板面荷载作用下的承载力进行理论分析,该理论研究考虑了锚板在上拔过程中板周土体的破裂方程、破裂面上的正应力和剪应力、埋深率等影响因素。理论公式计算结果表明:抗拔锚板承载力系数随着锚板埋深的增加而增大,并且当深度达到一定值时,承载力系数将达到其极限值;当埋深率h/D=1～2之间时,上覆土重对承载力系数影响较小;当h/D=4时,土体和锚板之间的吸力对承载力系数的影响大于锚板上覆土重;当h/D4时,上覆土重对锚板抗拔承载力起着决定作用。理论计算公式与已有学者的试验结果进行对比表明提出的模型理论计算结果和其他学者的试验结果有良好的一致性,验证了该理论的正确性,为工程中抗拔锚板的设计提供了有价值的参考。     

巷道围岩全断面锚注浆液渗透扩散规律研究

考虑巷道开挖扰动和注浆压力衰减对浆液渗透扩散规律的影响,基于拟连续介质假设,利用渗流力学理论推得围岩扰动应力和注浆压力耦合作用下的浆液非稳态渗透扩散基本方程;并运用多场耦合软件COMSOL建立了锚注浆液在围岩中渗透扩散的数值计算模型,系统研究了注浆时间、注浆压力以及注浆锚杆间距等锚注参数对浆液渗透扩散的影响。其结果表明:延长注浆时间可以减缓浆液压头在渗透扩散过程中的衰减而增大浆液在围岩中的扩散半径;注浆锚杆间距与浆液扩散半径之比小于等于1.41时,浆液将在巷道全断面围岩内形成完整注浆加固圈。最后将以上研究成果用于淮北袁店一矿新掘巷道的锚注加固设计中,经现场监测证明其有效地控制了巷道围岩的变形与破坏。     

黏性土地基螺旋锚基础上拔承载性能试验和有限元分析

为了研究黏性土中螺旋锚受竖向上拔荷载的承载性能,基于现场静载试验,建立螺旋锚有限元模型分析,与试验结果进行对比分析;基于验证的有限元模型,研究分析了埋深比与锚片间距对螺旋锚的上拔承载性能的影响。研究结果表明,在黏性土中,对于单锚片螺旋锚,当埋深比H/D＜3时,随埋深比的增加螺旋锚抗拔承载力逐渐增强,增加的趋势逐渐放缓;当埋深比H/D≥4时,埋深比对螺旋锚抗拔承载力的影响可忽略不计。对于多锚片螺旋锚,锚片间距h/D＜3时,锚片间距的相互影响较为明显;当锚片间距h/D≥3时,锚片承载性能可发挥90%以上。     

预应力锚索加固机理的数值模拟分析

采用FLAC3D对单锚和群锚两个方面分析了预应力锚索的加固机理,结果表明:预应力锚索张拉力在锚索垫板周边煤岩体中形成压应力集中区,在内锚头形成拉应力区,内部被压应力区覆盖,且表层压缩区范围和量值随锚固力的增加而增加;群锚时在一定间距时出现群锚的压缩加固带,随预应力的增大,围岩表面压应力提高,但衰减很快。     

高应力破碎泥岩巷道变形破坏模式及控制技术

针对某矿高应力破碎泥岩运输巷变形大、持续时间长、支护结构局部失效的工程难题,分析了巷道围岩变形破坏特征,确定了其变形破坏模式为典型的深部高应力流变软岩大变形破坏模式;在原支护方案的基础上,提出了"锚喷+高强锚网索"和"锚注喷+高强锚网索"2种优化方案,并采用FLAC3D软件数值模拟了2种优化方案的位移场与塑性区分布情况。工程实践表明:采用"锚注喷+高强锚网索"联合支护方案后,顶板最大下沉量为32.4 mm,底鼓量为53.7mm,两帮移近量为22.5 mm;拱顶、两帮及拱肩位置锚杆最大轴力分别为其极限破断载荷的85.16%、52.9%和73.55%,有效控制了巷道围岩有害变形。     

微山湖底深部煤巷锚网支护模拟研究

为了掌握微山湖底深部煤巷围岩应力场分布及变形破坏规律,结合典型工程地质条件,采用FLAC3D数值模拟研究了矩形和梯形断面在不同锚网支护方案时围岩应力分布特征和变形特点,模拟结果表明:巷道顶板塑性破坏范围较小,破坏形式以拉伸破坏为主,顶板变形量不大;两帮破坏范围较大,破坏形式既有拉伸破坏又有剪切破坏,变形量约为顶板变形量的2倍。根据模拟结果选取最优方案进行了工业性试验,矿压观测结果表明支护方案有效控制了围岩稳定。     

夹河矿深部煤巷围岩稳定性控制技术研究

为解决夹河矿深部开采时煤巷出现的围岩变形量大、支护体破坏严重等非线性大变形问题，采用现场工程调查、微观组构实验等手段，分析了巷道围岩破坏失稳主要是由于支护体与围岩在力学特性上的不耦合造成的。研究采用耦合支护非线性设计方法，得到锚网索耦合支护参数。现场试验表明，采用该设计方法进行锚网索耦合支护既能充分发挥锚网主动支护浅部围岩的能力，又能通过锚索调动深部围岩强度的支护能力，从而实现软岩巷道支护体与围岩在强度、刚度和结构上的耦合，发挥支护体与围岩共同承担荷载的作用，实现深部煤巷的稳定性．     

桩板墙加固边坡作用效果及结构受力影响试验研究

作为边坡治理中的一种常用支挡结构，桩板墙主要依靠抗滑桩对滑坡进行加固，并利用桩间挡土板 防止桩间土体产生滑动，但其设计基于经验类比，桩板墙加固边坡过程中的受力分配、结构受力等机理还有待深入 研究。项目以实际工程边坡为依托，通过室内模型试验、数值模拟和理论分析，研究桩板墙加固边坡的加固效果、 挡土板对桩身受力的影响、桩板体系各自承担的滑坡推力大小、桩板结构各自的受力和变形规律等，并对桩间距和 挡土板强度等参数改变下桩板墙结构的变化规律进行了分析。研究表明：挡土板承担一部分滑坡推力，随着荷载 增加，挡土板承受的土压力不断增加，挡土板所受的土压力峰值均在滑体以下部分；不同加载条件下桩身所受滑坡 推力近似呈抛物线分布，滑坡推力峰值主要集中在滑面中下部；桩距较大时，两桩间土体呈拱形向下滑动，挡土板 对桩间土体下滑有一定的支挡作用；挡土板强度对边坡加固效果影响不大。研究成果可为桩板墙加固边坡设计提 供参考。