软岩巷道的弹-黏塑性分析

软岩巷道围岩体具有明显的大变形、大地压、长时间持续流变的特性,这使得软岩巷道尤其是衬砌支护之后巷道的大变形研究及控制机理成为复杂的力学问题．本文利用围岩与支护的接触条件,运用弹-黏塑性理论研究了软岩巷道问题,并探讨了巷道位移、支护阻力与黏性系数和时间的关系．研究结果显示：黏性系数越小,时间对于软岩巷道变形影响越大;增大围岩的黏性系数将会减小巷道的变形．     

软岩巷道的弹-黏塑性分析

软岩巷道围岩体具有明显的大变形、大地压、长时间持续流变的特性,这使得软岩巷道尤其是衬砌支护之后巷道的大变形研究及控制机理成为复杂的力学问题．本文利用围岩与支护的接触条件,运用弹-黏塑性理论研究了软岩巷道问题,并探讨了巷道位移、支护阻力与黏性系数和时间的关系．研究结果显示：黏性系数越小,时间对于软岩巷道变形影响越大;增大围岩的黏性系数将会减小巷道的变形．     

软岩大变形巷道卸压与可控大变形支架支护技术

以甘肃省新安煤矿软岩巷道为例,针对其巷道周边围岩大变形、巷道表层支护体失效、来压快、初期变形量大、持续变形时间长、围岩易风化、接触空气潮解强度急剧降低等软岩巷道破坏特征以及软岩巷道支护的难点,探索了在软岩巷道周边开挖卸压槽,主动预留围岩变形空间,缓解应力影响的支护方法,并设计出与之相适应的可控大变形让压拱形支架,以期为有效支护大变形软岩巷道提供参考.     

深部软岩巷道超长锚杆-锚杆联合支护技术

为了解决深部软岩巷道支护问题,在赵固二矿11030工作面下顺槽这一典型深部软岩巷道进行了围岩变形规律研究和超长锚杆与围岩相互作用机理的分析,得出超长锚杆-锚杆联合支护更能适应巷道围岩的持续变形。在赵固二矿的工业性试验也表明,使用超长锚杆-锚杆联合支护技术后,顶板最大下沉量比原支护方案减少了34.6%,有效地控制了巷道后期的持续变形,使巷道围岩在较短时间内就趋于稳定。     

兴安矿深部软岩巷道大变形控制对策

为了更好地控制深部软岩巷道围岩大变形破坏问题,通过现场调查和理论分析,得出了兴安矿深部软岩巷道围岩大变形破坏的主要影响因素包括工程地质条件差、地应力水平高、水解作用和原支护不合理.基于这些影响因素,建立了包括围岩结构优化技术、耦合支护技术、底板控制技术、冒落控制技术为核心的深部工程稳定性一体化耦合控制技术.工程实践表明,在深部复杂的软岩巷道支护中,采用一体化耦合控制技术,能有效控制深部软岩巷道大变形破坏.     

软岩巷道破坏后二次稳定技术研究

矿井软岩巷道破坏严重、支护困难现象普遍存在,新掘巷道稳定性维护和破坏后没有有效的加固修复技术。平煤集团四矿围岩较软,巷道支护难度非常大,因破坏机理不明,采用29U型钢全封闭支架喷浆支护,高强锚杆、锚索加喷网复合支护,以及大弧板和网壳支护等多种高强支护方式,控制巷道变形破坏收效甚微。通过分析软岩巷道破坏特点及失稳机理,采用有效的软岩巷道围岩控制技术,解决了高应力软岩巷道支护难题。     

软岩巷道变形力学机制及支护实践

文章分析了大雁矿区巷道围岩变形与巷道断面，巷道密度，水的作用，巷道埋深等的关系，以及巷道围岩的变形力学机制，阐述了矿区的巷道支护改革经历了常规支护、金属及优化断面支护，因地制宜综合治理联合支护这样三个阶段。文章还指出，软岩巷道支护的关键是软岩矿区井下水的治理，生产集约化管理，掘进机械化，围岩变形力学机制的研究，生产过程中的监测，工程施工中的工程质量管理。     

深井围岩采准巷道的变形与破坏

介绍了深井软岩、层理发育岩层巷道的变形与破坏机理，分析了层理发育围岩巷道支护失败的原因及维护手段、软岩巷道变形破坏原因及防治措施；提出了控制围岩变形及适合层状发育与软岩巷道的支护方法。     

低强度泥化软岩巷道变形机理及支护技术

针对新上海一号煤矿矿区低强度泥化软岩遇水弱化、体积膨胀特点,对巷道的变形机理及支护技术进行了优化。通过室内试验,得到了不同于其他软岩的物理力学特性;在此基础上,对巷道围岩变形及应力进行现场实测及数值模拟,分析了巷道的变形机理,并对其支护技术进行了优化;对采用新支护方案的巷道进行了监测,结果表明,新方案可有效改善围岩应力状态,控制围岩变形。本研究在低强度泥化软岩巷道支护技术上取得显著的效果,具有较高的实用价值。     

高应力软岩巷道围岩变形机理及支护技术研究

针对赵固二矿深部高应力软岩巷道围岩变形量大、支护体破坏严重和巷道多次维修的难题,采用实验室测试、理论分析和现场实测的方法,研究了高应力软岩巷道围岩变形机理。研究表明:巷道开挖后短时间内围岩较完整,在高应力、风化和水化共同作用下,巷道浅部围岩力学性质发生了变化,强度迅速降低,围岩变形急剧增加;当支护阻力达到在一定范围时,可有效抑制围岩变形,超过此范围不断增加支护阻力,不能改变围岩的塑性区范围和围岩变形量。提出了以锚网喷一次支护,并预留520mm让压量,工钢棚二次支护为技术核心的围岩控制方案。现场实践表明:该方案对赵固二矿高应力软岩巷道围岩变形的控制效果较好。     

公路隧道初期支护大变形处理

初期支护是新奥法的主要承载结构，它是密贴于围岩的柔性结构与控制围岩变形松弛的主要支护手段，而二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定的情况下修筑的，初期支护是二次衬砌的基础，初期支护大变形的预防与整治成为破碎松散地质条件下隧道施工的关键，针对初期支护大变形的危害，分析了龙眼睛隧道初期支护大幅变形的原因，提出了初期支护大变形的整治的措施。     

深部岩体大变形规律:金川二矿巷道变形与破坏现场综合观测研究

针对深部高应力下硐室和巷道时效大变形问题,重点开展了金川二矿深部巷道大变形破坏调查、多手段原位综合观察、大变形灾害安全管理标准等方面研究工作。首先针对不同围岩支护类型下大变形巷道破坏问题,从破坏表现形式的角度总结提炼了金川二矿巷道10种典型变形破坏模式并阐明其形成机制;进而依托1 150 m水平大巷的大变形试验研究段,采用巷道表面的三维激光扫描测量、岩体内部开裂的钻孔摄像观测、围岩不同深度变形的位移计自动量测相结合的方式,揭示了深部巷道表面变形的空间非对称性、围岩内部浅层与深层变形的非均匀性、时效变形增长的跳跃递进性等不同于浅部岩体变形特点和破坏方式的新特征,表明了金川二矿碎裂围岩时效大变形本质是高应力下巷道开挖诱发表层围岩开裂,并在重分布应力驱动下围岩开裂深度逐步向深部转移进而导致巷道围岩自身承载性能逐步劣化的机制,从而表现出持续的时效大变形;最后提出基于功能失效和结构失稳原则的深部巷道大变形安全管理标准,并在现场反馈分析与应用实践基础上总结出了控制二矿深部巷道变形灾害的"双层喷锚网+锚注"和"喷锚网注+单筋砼"复合支护技术,充分利用喷网混凝土的表面柔性支撑与围压效应、锚杆对围岩内部的抑制开裂效应、水泥浆的充填并粘合开裂缝效应、钢筋混凝土的强刚性抗压和恢复围压效应等组合功能,从而形成一种"由表及里、表里结合"改善围岩受力状态、重构围岩承载圈的支护理念。     

大断面隧道施工过程围岩-支护结构大变形分析

结合某大断面隧道可行性研究,采用ADINA大变性非线性有限元分析软件,分析隧道动态施工过程的围岩大变形行为及支护结构力学特性,为大断面隧道设计、施工方案优化提供科学依据.     

复杂条件下深井软岩开拓巷道变形破坏分析

某矿-650 m开拓大巷地质条件比较复杂,且受到东西相邻工作面回采影响,巷道围岩发生了严重的变形破坏。现场围岩探测分两步：前期围岩松动圈探测和后期围岩钻孔可视化探测,得到了松动圈的范围及围岩裂隙发育情况,同时对比得出围岩破坏范围向深部延伸,松动圈进一步扩大,甚至出现松动破坏现象。根据深井巷道围岩变形规律及其力学特性,在软岩巷道围岩稳定控制理论的基础上,建立巷道受力模型并分析了大巷周围受力关系,提出了倾斜工作面倾向的“传递梁”结构和两工作面顶板垮落后大巷顶板所形成的“局部块”结构。结合现场钻孔可视化探测结果及现场观测,总结出大巷变形特点及造成巷道围岩变形的原因,为大巷二次支护提供理论依据和科学指导,同时为类似矿井开拓巷道的支护提供借鉴。     

煤矿软岩巷道变形模拟与监测

为探索软岩巷道变形规律,以新上海一号煤矿软岩巷道为例,通过FLAC模拟软件,对软岩巷道变形进行了数值模拟。实地设立4个巷道变形观测站,并对其进行有规律的变形监测,计算变形量。最后,将FLAC模拟变形数据和实地监测变形数据对比,为巷道的优化支护打下基础。     

应变软化挤压岩体巷道扩挖力学响应研究

针对深部高应力软弱破碎岩体巷道变形侵限及重复返修维护的问题,基于有限变形理论和Lagrange物质观点,建立了考虑岩体峰后行为的大变形巷道重塑扩挖力学模型,实现了重复开挖扰动引起围岩累积劣化的定量表征,依次分析了不同岩体条件下维持巷道净断面所需的最小刚性支护载荷和返修效率,同时对实际工程中超前导洞施工法用于释放主洞围岩压力和挤压势的有效性进行了探讨。研究结果表明:①巷道的重塑扩挖是控制挤压变形的有利方式,能显著降低岩石压力和作用在支护结构上的载荷,并得到了基于洞壁收敛位移的巷道稳定性图表;②重塑扩挖施工需事先尽量释放初次开挖产生的应力和变形能,以提高巷道的返修效率;③超前导洞施工法对于降低主洞洞壁变形以及释放围岩压力的有效性与其开挖尺寸和岩体峰后本构关系密切相关,当导洞半径较大(至少超过0.3~0.5倍主洞设计尺寸)及岩体呈现出应变软化或理想塑性特征时,超前导洞施工法能有效改善主洞附近的围岩应力条件,降低挤压势和洞壁收敛变形。     

复杂条件下双连拱隧道信息化施工及应用

殿会坪隧道是常吉高速公路中的一座双向四车道连拱隧道，进口段地质条件复杂，存在明显的偏压现象．左洞开挖过程中右洞出现初支环向开裂，边墙混凝土剥落，地表出现裂缝并有增大趋势，同时洞内周边收敛、拱顶下沉和地表沉降突然增大，变形速率加快．采取及时跟进二次衬砌和导管注浆加固洞内周边围岩的措施，右洞洞身变形和地表沉降得到控制．二衬应力测试结果反映，二衬内力小于设计强度，满足工程要求．图5，参8．     

大变形巷道支护技术研究

 为了解决大变形巷道的支护技术难题,根据煤巷锚杆支护理论,对大变形巷道采用锚网索补强支护技术。在总结大变形巷道变形特征的基础上,提出了大变形巷道的防治原则。以南桥煤矿16504巷道实验工程为实例,利用FLAC软件对支护设计方案进行了模拟验证。监测数据表明支护方案解决该巷道大变形的支护难题。     

深部巷道围岩破坏特征的数值模拟分析

针对深部巷道围岩失稳变形严重、围岩变形量大、应力集中程度高的支护特点,以淮南矿区丁集矿1422(3)工作面的巷道围岩为研究背景,运用理论分析和数值模拟的综合研究方法对深部巷道围岩的失稳变形机理及岩体破坏特征进行深入研究。相应探讨了围岩应力场的时空演化规律,揭示了围岩分区破裂的力学本质,为深部巷道的围岩治理及支护设计提供重要的理论参考。     

连拱隧道中墙顶部回填砼与围岩偏心接触的影响分析

根据某高速公路连拱隧道衬砌结构形式, 建立了有限元模型, 针对回填砼与围岩之间完全左偏心和完全右偏心两种极端接触条件, 采用数值模拟方法综合分析了偏心接触时隧道围岩和衬砌结构的变形与受力状况。结果表明, 回填砼与围岩之间偏心接触虽然对拱顶沉降影响不显著, 但会引起拱顶围岩拉应力和内衬弯矩的显著增长, 同时造成中墙产生严重偏压。