基于FLAC3D的节理岩体巷道锚注加固数值模拟

通过对节理面锚注加固抗剪切强度的力学推导,得出锚注加固在节理岩体巷道中的作用机理以及锚杆和注浆的联合应用增强和加固了围岩的支撑能力。通过FLAC^3D大型数值模拟软件,对节理化软岩巷道未支护、锚注加固时的岩体巷道围岩进行数值模拟分析研究,锚注加固对于改善节理化软岩巷道围岩的受力状况、限制巷道围岩变形量具有重大的作用,对节理裂隙岩体进行锚注加固是一种有效的节理岩体支护方法。     

裂隙岩体注浆后结构面粗糙度及刚度变化分析

节理面是控制岩体特性的一个重要因素,为改善岩体物理力学特性,工程中经常采用注浆加固的手段。研究了节理面JRC-JCS模型,并在此基础上对注浆前后的岩体节理面进行了相应的对比试验研究。研究表明：注浆后节理面JRC比自然节理面有较大的提高,同时增长趋势随法向应力的改变而改变,裂隙岩体注浆后裂隙面的刚度及抗剪强度参数得到相应的改善,其中刚度参数的改善更为明显。上述研究成果从试验及理论分析的角度进一步证明了裂隙岩体注浆加固后强度提高的机理。     

裂隙岩体加锚剪切试验及边坡岩体模拟研究

采用变角板法进行室内剪切实验,探讨了锚杆加固节理裂隙试件的力学机理,同时结合数值模拟对锚杆控制节理裂隙边坡岩体的变形进行了分析。研究表明:锚杆加固不仅能提高节理裂隙岩体的整体性,而且在工程实际应用中能很好控制节理裂隙边坡的变形量。     

矿山裂隙岩体锚注机理及数值模拟研究

通过分析矿山节理裂隙岩体锚固机理,得出节理岩体的剪切强度和最佳锚固角等参数的本构关系。同时结合大型数值模拟软件FLAC3D,分别对节理化岩体双轨巷道未支护和锚注加固时的岩体巷道围岩进行了数值模拟分析。模拟结果表明:锚注加固支护极大增强了节理巷道围岩自身的承载能力,改善了巷道围岩的受力情况,限制了巷道岩体围岩的变形量。     

裂隙岩体空气间隔装药数值模拟研究

节理裂隙是自然岩体普遍具有的特征,工程实践与研究均表明岩体裂隙对于岩石爆破效果存在显著影响.针对空气间隔装药在裂隙岩体中的应用问题,采用有限元分析方法对不同节理间距条件下垂直节理岩体空气间隔装药爆破进行了数值模拟,分析了不同节理裂隙间距条件下爆破的损伤效果与应力分布情况,探讨了裂隙岩体对空气间隔装药爆破效果的影响作用.     

采动应力影响下巷道围岩变形破坏机理及注浆加固技术

以晋城矿区成庄矿5308工作面双巷布置留巷为工程背景,基于现场实测数据,分析了留巷巷道变形破坏特征和影响因素。采用FLAC3D数值模拟软件,分别研究了留巷巷道在掘进、临近工作面回采、本工作面回采过程中的围岩应力场分布特征和变形破坏规律。在此基础上,提出了以浅孔-深孔注浆加固和注浆锚索联合加固方案,并进行了工业性试验。研究结果表明:留巷巷道受到临近工作面和本工作面双重采动应力的影响后,矿压显现剧烈,巷道维护困难。采用注浆加固支护后,水泥浆液充填了煤岩体节理、裂隙,同时也使破碎煤岩体成为了胶结体,改善了破碎煤岩体的力学特性;注浆锚索使围岩的承载能力显著增强,有效控制了围岩的不连续变形。     

强采动应力影响下大断面硐室围岩结构变形破坏机理及控制

以晋城矿区某矿大断面硐室为工程背景,分析了大断面硐室变形破坏特征和影响因素。基于硐室地质力学环境、变形破坏范围、应力分布状态等因素,提出了以注浆加固和注浆锚索联合加固方案,并进行了工业性试验。研究结果表明:采用注浆加固支护后,水泥浆液充填了煤岩体节理、裂隙,同时也使破碎煤岩体成为了胶结体,改善了破碎煤岩体的力学特性;注浆锚索使围岩的承载能力显著增强,有效控制了围岩的不连续变形。     

裂隙注浆模拟试验研究进展

目前对裂隙网络的物理模拟和数值模拟尚无可靠而成熟的研究方法,而现有的数值法和数值计算程序也还不能完全模拟注浆过程,因此岩体裂隙注浆仍以单裂隙注浆的物理模拟研究为主。裂隙注浆物理模拟试验是研究浆液渗流规律、注浆效果的重要手段。阐述了近年来国内外学者在岩石裂隙注浆物理模拟研究方面的现状与进展,重点介绍了近年中国高压裂隙注浆试验装置和注浆模拟试验的研究新进展和未来裂隙注浆模拟研究的发展方向。     

深部巷道裂隙围岩危险体判定及应力监测预警

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的稳定性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建离散裂隙网络模型,获得等效岩体参数,并以此建立裂隙岩体工程模型;分析工程巷道裂隙围岩的应力、变形和破坏特征。模拟试验结果表明:斜联巷、釆联巷、水仓与主运输巷交叉等位置是应力集中区,易产生张拉、剪切破坏;根据数值模拟获得的应力集中危险区域分布特点,布设围岩应力监测网络,成功预警位于斜联巷和水仓连接巷的顶板塌落事故,为矿山设备、人员安全提供了可靠的保障。     

“S”型裂隙岩体锚固效果及应力场分布规律

针对裂隙岩体中的"S"型节理裂隙进行机理分析并对该节理的锚注效果进行了数值模拟研究,通过数值模拟软件FLAC3D建立单根、双根2种锚固方式下的裂隙岩体模型,并利用对FLAC3D软件不同加锚方式下裂隙岩体的力学性能进行模拟,对比分析不同锚注方式下的锚固效果和主要破坏方式。研究结果表明:加锚可有效提高裂隙岩体的强度、弹模等力学参数,改善岩体的整体力学性质,不同的锚注方式对裂隙岩体的锚注效果差别明显。对"S"型裂隙岩体加以锚杆锚固,其应力集中现象可以得到缓解,拉应力峰值也有所下降,在裂隙端部加锚杆比在裂隙中部加锚杆的锚固效果要好,特别是在峰值强度和弹模方面有较大差别,且在裂隙端部位置加锚杆在峰值强度后表现较好,对裂隙后期扩展有较好的抑制作用。该研究成果对该类型的裂隙岩体锚固提供了理论依据。     

松散破碎围岩双循环注浆加固试验研究

为解决松散破碎围岩巷道持续变形的问题,采用现场调研、理论分析的方法,对松散破碎围岩巷道的变形机理进行研究,并结合数值模拟方法提出注浆方案与参数,现场试验后将原注浆方案优化为单排5孔几何布置的双循环注浆加固方案。结果表明:应用注浆压力为6 MPa,钻孔长度为3 m、排距为3 m,单排5孔几何布置的双循环注浆方案可有效降低窜浆堵孔现象发生的概率,并使浆液均匀分布,在注浆加固段巷道扩帮后可明显观察到浆液的扩散半径达到2.5 m,并形成了良好的骨架结构,有效提升了松散破碎围岩的承载能力。     

破碎煤岩体钻锚注一体化加固技术研究

锚注加固技术已经成为地下岩土工程中重要的围岩加固措施,其对于破碎煤岩体、软岩、沉降控制、注浆堵水等工程施工有非常显著的效果。根据多年从事注浆加固工作所积累的经验,提出了一种钻锚注一体化加固技术。结合国内煤矿钻锚注一体化加固工程实例,对煤矿破碎煤岩体的注浆加固效果进行了探讨,得出注浆加固能大幅提高破碎煤岩的完整性,使其承载能力增大,围岩最大主应力向煤壁移近,可有效控制巷道底鼓。     

高矿化度矿井水磁化配浆及在巷道过断层中的应用

为保障构造复杂区大巷安全快速掘进,超前对断层及其破碎带进行注浆加固。通过室内实验研究了高能磁和高矿化度矿井水对黏土、水泥浆液性能的影响。依据钻孔探测结果采用分类注浆技术,对断层及其破碎带进行了实践加固。结果表明：通过高能磁和高矿化度矿井水对浆液改性,可以提高黏土浆液的抗渗性约1个数量级,缩短水泥浆液初凝时间43min,提高水泥试块抗压强度30.8%-31.1%。对断层破碎区以改性水泥浆液注浆加固为主,对断层相对完整区以改性黏土浆液注浆封堵为主,对断层-巷道交汇区以化学浆液注浆为主的分类注浆技术有效保障了大巷安全快速通过断层。研究成果为构造复杂矿区巷道过断层提供了借鉴。     

节理裂隙边坡锚注加固抗剪切效应研究

通过对节理边坡锚注加固力学模型的理论推导, 得出锚注加固能够提高节理抗剪强度和抗剪刚度的结论。借助对各种状态节理的模拟剪切试验对比分析, 验证了理论推导的结果; 经过对节理剪切试验全程曲线的分析, 总结阐述了边坡锚注加固的抗剪切效应特性, 指出随锚杆与剪切面的夹角不同, 节理面抗剪强度的变化规律; 锚杆与注浆胶结体抗剪强度的同步发挥程度与锚杆配筋率有关, 从而为节理裂隙边坡锚注加固工法的推广, 提供了理论和实验依据。     

下分层工作面断层破碎带注浆加固技术实践

海石湾煤矿6223-2工作面顶煤受断层和上分层采动影响而非常破碎,为提高顶煤的稳定性,采用注浆技术加固顶煤。研究分析了科学的注浆孔布置方式,并针对现场条件确定了合理的注浆参数。实践表明注浆加固效果显著,该工作面回采期间顶煤没有出现大面积漏冒。     

格构梁与锚索注浆复合结构在加固边坡工程中的应用研究

格构梁与锚杆(索)复合结构是治理滑坡的一种有效措施.系统阐述了格构梁与锚杆(索)复合结构的作用机理,格构梁简化为受多个集中力作用的弹性地基梁进行计算的原理与步骤,锚管注浆加固裂隙岩体的设计实施过程,并将其应用于具体实例的边坡治理中,取得了满意的结果,可为同类工程提供参考.     

深部软岩巷道注浆扩散规律的数值模拟研究

为了研究软岩巷道破碎岩体注浆扩散规律,以裴沟煤矿深部42采区巷道为背景,建立了注浆液体扩散的数值计算模型,采用离散元软件分析了5种不同注浆压力和5种不同水灰比条件下浆液扩散特征,研究表明影响浆液扩散半径显著的因素排序为注浆压力大于水灰比,并探讨了巷道围岩径向和切向方向上注浆压力随着距离巷道表面距离增加呈先增大而后衰减的变化规律,但衰减具有差异性,最后进行了注浆效果的检验。研究结果对软岩巷道破碎岩体注浆加固具有很好的参考价值。     

松散破碎围岩两步耦合注浆技术与浆液扩散规律

基于巷道围岩松散破碎、两帮充填不实、木支架临时支护等复杂条件，分析了斜岭煤矿＋60水平运输大巷破坏机理及原因，提出“两步耦合注浆”新技术对该巷道进行加固，并研究了耦合注浆加固机理和浆液在围岩中的扩散规律。实践表明：两步耦合注浆技术是解决松散破碎围岩支护难题的有效途径，取得了良好的支护效果。     

基于应变耦合渗流模型的裂隙岩体弹性模量研究

原地直接测定裂隙岩体的弹性模量E_m,由于各种原因,在工程实践中往往有一定的困难。作为一种替代方法,通常人们利用实验室测得的岩石弹性模量E来确定裂隙岩体弹性模量E_m。提出的耦合应变渗流模型,建立了裂隙岩体中裂隙与岩块在应力作用下的变形协调和应力平衡关系,通过考虑裂隙岩体中地下开挖体涌水量大小可直接反映裂隙的贯通情况和密度大小这一事实,用地下开挖体涌水量大小和岩体弹性模量折减系数E_m来计算岩体弹性模量。为计算岩体弹性模量提出了一个可能的新途经。 该模型的结果与实际数据吻合良好。     

松软泥岩巷道大冒顶综合治理技术的研究

针对复杂地质条件下井底车场巷道的冒顶原因进行了系统的分析和研究，通过对现有各种处理冒顶事故方案的综合比较，提出了采用新型聚合物（罗克休泡沫）充填空顶区并加固顶板，用锚注支护加固冒落破碎带，使冒落岩石和破裂围岩形成具有较强承载能力的组合承载拱，从而综合治理大冒顶的新型支护方案，并对各种支护参数进行了科学设计。通过现场工业试验，有效地控制了围岩变形，保证了巷道的稳定，证明该方案是处理复杂地质条件下冒顶事故的有效技术。