煤巷锚杆-锚索支护互补原理及其设计方法

针对锚索延伸率小、不能适应巷道大变形、与锚杆支护力学性能不匹配的缺点，采用理论分析、数值计算和工程实践的方法，研究了锚杆一锚索支护作用互补原理及深井软弱破碎围岩煤巷预应力锚索工程特性；提出了两个重要指标：锚索的承栽能力和延伸量，分析了锚杆一锚索支护失败的原因，给出了结合计算机数值模拟和巷道稳定性监测的锚杆一锚索支护设计方法，提出了增加锚索延伸量的技术方法，包括：合理确定锚索位置，滞后安装锚索和安装木垫板，研究成果在邢东煤矿应用中取得了良好的技术经济效果。     

基于Midas/GTS的某高速公路边坡稳定性分析

某高速公路段边坡治理工程采用锚杆、锚索、喷混面层、抗滑桩、挡土墙作为支护形式,锚杆的水平间距为2.4 m,竖向间距为2.0 m,锚索与抗滑桩上部连接.数值模拟以Midas/GTS有限元强度折减法(SRM)原理为计算基础,分析边坡的稳定性,计算得出边坡的安全稳定系数、变形位移与剪切滑动面,并综合分析采取支护措施后的计算结果.分析结果显示,基于弧长法分析的SRM能有效模拟边坡破坏形式,直观反映滑动面及土体位移;边坡稳定安全系数因支护措施得以提高.该支护方法可为类似工程提供参考.     

软岩巷道“三锚”支护过程对巷道围岩稳定性影响

通过数值模拟和正交试验确定锚索、锚注、复喷的相关参数和最佳的支护工艺过程即：开挖→初次喷射混凝土→锚杆→锚索→复喷→锚注;运用FLAC模拟了软岩巷道逐步开挖和支护的过程,分析了不同的支护工艺过程下巷道围岩应力和位移的变化,进一步论证了最佳的支护工艺过程能有效的控制围岩的变形。这些为软岩巷道的支护工艺过程设计提供了理论参考,同时对于复杂条件下巷道支护的技术实践,具有重要的指导作用。     

三软煤层巷道支护方式及围岩控制效果分析

在分析三软煤层极不稳定煤巷矿压特点基础上，研制了适应两帮大变形的可缩性工字钢支架、适应两帮及顶底严重变形特别是底鼓的U29可缩性环形支架，设计了锚架注联合支护的参数与工艺，并在同一采区先后进行了工业性试验．采用数值模拟方法研究了三软条件下锚梁网索支护不同参数选取、不同布置形式对围岩变形的控制效果，优选了支护参数并进行了现场试验，比较试验结果，表明极不稳定煤巷围岩变形主要特点是强烈和持久的两帮移近及底鼓，锚梁网索支护是控制围岩大变形的有效方法，其技术关键是提高锚杆初锚力、布置底角锚杆及顶角锚索．     

让压锚杆能量本构模型及支护参数设计

采用能量分析法将让压锚杆的荷载-位移曲线划分为弹性阶段、让压阶段和塑性强化阶段.分别推出3个阶段让压锚杆的能量本构方程以及围岩作用下的能量方程.近似求解让压锚杆和普通锚杆在弹性极限荷载、承载力极限以及围岩共同作用条件下的支护性能.结果表明:在3种不同条件下,让压锚杆的支护能力较普通锚杆分别提升了52.3%,211.2%,77.3%.依据组合拱理论给出了让压锚杆的支护数量、间距、长度、最大预留空间等参数的理论公式.     

长沙开福万达广场基坑支护设计与施工

以长沙开福万达广场基坑支护及帷幕止水工程设计与施工为例,针对不同环境条件,基坑设计分别采用了支护桩结合锚索、双排桩结合锚索、旋挖桩结合钢管内撑等多种支护形式,在两根旋挖支护桩间施工两根三重管高压旋喷桩联合进行基坑帷幕隔水,施工采取与现场条件相适应的施工措施,工程顺利完工.     

深井巷道顶板锚固体破坏特征及稳定性分析

结合深井回采巷道围岩锚固体变形破坏特征,分析了深井回采巷道顶板锚固体失稳机理,建立了巷道顶板不同破坏形态的稳定性模型,得出了深井回采巷道锚杆、锚索支护条件下顶板锚固体稳定性力学方程,并结合古汉山矿深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案开展验证性研究,对现场试验巷道顶板锚固体的稳定性进行了力学求解及数据分析,提出的深井回采巷道锚杆、锚索耦合支护方案支护参数合理,顶板离层量小于25mm、顶底板及两帮位移收敛量小于180mm,均保持在可控范围内,锚杆、锚索耦合支护有利于巷道围岩的稳定.     

深基坑桩锚与土钉联合支护设计与数值模拟

对郑州市某大型深基坑进行桩锚与土钉联合支护设计,应用FLAC3D软件对桩锚与土钉联合支护过程进行数值模拟,对各开挖过程中基坑位移场和土钉锚杆等结构单元的受力变化进行分析,模拟结果与设计计算结果基本吻合,数值模拟结果有效地指导了设计计算和现场施工过程.     

锚杆-围岩结构的耦合振动和减振

锚杆支护是隧道施工中常见的支护手段,而随着施工工况日趋复杂,锚杆与围岩的组合结构也承受着各类动力荷载的影响。针对隧道中单根锚杆的受力特性有较多研究,而对于锚杆和围岩组合体的动力特性研究较少。对锚杆-围岩结构进行整体分析,简化出一种巷道顶板锚杆支护模型,结合动力学双梁理论,建立并求解出模型动力学方程;运用MATLAB软件进行数值模拟,研究不同支护参数下结构的自振特性以及在外荷载作用下的动力响应,提出减振措施;利用有限元软件GTS NX建立二维模型,验证支护体系的安全性。结果表明：锚杆-围岩结构的动力特性与锚固段长度、锚杆间距和锚杆直径有关。在所建模型中,随着锚固段长度与锚杆间距的适当增加,结构动力响应明显减弱;随着锚杆直径的变化,结构动力特性的变化情况较复杂,结构不同部位的动力响应变化趋势差别较大。     

复杂条件下煤巷支护方案数值模拟优化分析

以河北金能集团东庞矿2610综采工作面巷道为背景,应用有限差分软件(FLAC)模拟巷道的开挖和支护,以围岩中锚杆和锚索不发生破坏为目标函数,对巷道支护方案进行优化分析.模拟结果表明,采用优化后的支护方案,能够使巷道围岩变形大大降低,围岩完整性增加.工程实践证明,取得了良好的技术经济效果,为煤巷支护优化设计提供了一种可行方法.     

深部巷道围岩控制原理与应用研究

采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法，研究深部巷道围岩稳定问题，认为深部巷道围岩控制的基本方法是提高围岩强度、转移围岩高应力以及采用合理的支护技术．提出了深部巷道围岩控制的基本技术和控制过程：1）应力转移降低巷道浅部围岩应力；2）采用高预紧力、大延伸量的高强度锚杆、锚索支护系统，强化锚固区围岩强度，提高巷道围岩自身稳定性；3）加强巷道两帮、底角支护，提高巷道最薄弱部位（两帮、底角）残余强度、提高巷道围岩的整体稳定性；4）应用高水速凝材料注浆加固破碎区，提高破碎围岩的完整性和力学参数．该研究成果已成功应用于工程实践．     

基于FLAC~(3D)的某水电站大型地下洞室群开挖及锚固效应数值分析

根据地下洞室开挖和锚固施工方法,采用FLAC3D数值分析程序,对某大型水电站地下厂房复杂洞室群开挖过程进行了动态模拟,分析了在有、无支护条件下洞室周边围岩二次应力场、位移及破坏区分布规律和变化特征,说明采用隐含断层复合单元模拟断层、cable结构单元模拟锚杆、薄层实体单元模拟喷层能较合理反映地下洞室分期开挖实际力学作用机理.计算结果表明,该洞室群在洞室布局、开挖顺序和支护参数等方面是合理的,认为在局部加强支护的条件下,洞室的整体稳定可以得到保证.     

管片衬砌配合碎石可压缩层与锚杆的支护型式研究

针对深埋地层中修建盾构隧道,特别是围岩表现蠕变特性,研究一种管片衬砌配合压缩层与锚杆的联合支护技术.采用有限差分与离散元的耦合计算方法,进行了管片衬砌壁后注浆、管片衬砌壁后填充碎石可压缩层、管片衬砌配合碎石可压缩层和高强预应力锚杆的支护效果对比研究.从围岩塑性区发展、沉降随时间变化、管片衬砌弯矩和轴力分析了联合支护效果.从碎石可压缩层的压缩变形路径、锚固围岩的位移矢量等角度揭示了联合支护的细观作用机理.研究结果表明:仅采取管片衬砌配合碎石可压缩层的让压支护手段无法维持管片衬砌的长期稳定;联合支护结构型式既可以提高围岩自身承载能力,也能够有效吸收围岩的蠕变变形.联合支护的作用机理由两部分构成:碎石可压缩层的让压作用与高强预应力锚杆加固围岩作用.其中,碎石可压缩层的让压机理主要通过颗粒间相互嵌挤和错动移位作用调减管片衬砌壁后接触力;高强预应力锚杆的加固机理是由锚杆形成的锚固区控制了蠕变变形的过大发展.研究结果对未来盾构工法修建深部高地应力、强蠕变隧道的支护型式设计具有一定参考价值.     

Anchoring eccentricity features and rectifying devices for resin grouted bolt/cable bolt

The anchoring eccentricity of the bolt and cable bolt is a common problem in geotechnical support engineering and affects the ability of the bolt and cable bolt to control the rock mass to a certain extent. This paper reports on numerical simulation and laboratory experiments conducted to clarify the effect of eccentricity on the anchoring quality of the bolt and cable bolt, and to establish an effective solution strategy. The results reveal that the anchoring eccentricity causes unbalanced stress distribution and the uncoordinated deformation of the resin layer, which results in higher stress and greater deformation of the resin layer at the near side of the rod body. Additionally, as the degree of anchoring eccentricity increases, the effect becomes more significant, and the resin layer of the anchoring system becomes more likely to undergo preferential failure locally, which weakens the load-bearing performance of the anchoring system. This paper develops an innovative bolt anchoring rectifying device (B-ARD) and cable bolt anchoring rectifying device (C-ARD) on the basis of the structural characteristics of the bolt and cable bolt to better ensure the anchoring effect of them. The working effects of these two devices were verified in detailed experiments and analysis. The experimental results show that the anchoring rectifying devices (ARD) improve and ensure the anchoring concentricity of the bolt and cable bolt, which will help improve the supporting performance of them. The paper provides a convenient and effective method for improving the anchoring concentricity of the bolt and cable bolt, and provides a concept and reference for technical research on improving the effect of roof bolting.     

预应力锚索对大跨度扁平地下洞库开挖稳定的影响研究

为研究预应力锚索对大跨地下工程开挖稳定的影响,以大跨度扁平地下洞库开挖稳定为例,采用数值模拟的方法对锚索预应力值和间距两个因素进行分析研究,获得不同锚索预应力值和间距下地下工程的拱顶位移、衬砌最大主应力的分布规律,结果表明:随着锚索预应力值的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐降低,而锚索最大应力呈现先增加后减小的趋势;随着锚索间距的增加,拱顶位移、衬砌最大主应力在逐渐升高,而锚索最大应力同样呈现先增加后减小的趋势;建议锚索预应力值取200 t、间距取5 m较为适宜。     

Cable-truss supporting system for gob-side entry driving in deep mine and its application

In order to solve the large deformation controlling problem for surrounding rock of gob-side entry driving under common cable anchor support in deep mine, site survey, physical modeling experiment, numerical simulation and field measurement were synthetically used to analyze the deformation and failure characteristics of surrounding rock. Besides, applicability analysis, prestress field distribution characteristics of surrounding rock and the control effect on large deformation of surrounding rock were also further studied for the gob-side entry driving in deep mine using the cable-truss supporting system. The results show that, first, compared with no support and traditional bolt anchor support, roof cable-truss system can effectively restrain the initiation and propagation of tensile cracks in the roof surrounding rock and arc shear cracks in the two sides, moreover, the broken development of surrounding rock, roof separation and extrusion deformation between the two sides of the roadway are all controlled; second, a prestressed belt of trapezoidal shape is generated in the surrounding rock by the cable-truss supporting system, and the prestress field range is wide. Especially, the prestress concentration belt in the shallow surrounding rock can greatly improve the anchoring strength and deformation resisting capability of the rock stratum;third, an optimized support system of ‘‘roof and side anchor net beam, roof cable-truss supporting system and anchor cable of the narrow coal pillar" was put forward, and the support optimization design and field industrial test were conducted for the gob-side entry driving of the working face 5302 in Tangkou Mine, from which a good supporting effect was obtained.     

黄金坪水电站进水口边坡稳定监测分析

为研究黄金坪水电站泄洪洞进水口边坡稳定问题,结合边坡的多种监测成果,对边坡的表面和深部变形进行了分析,讨论了多点位移计与锚杆应力、锚索应力的关系,并分析了边坡裂缝产生的原因。结果表明：自然边坡裂缝是由于表部相对刚性层与深部岩体拉裂而形成的,工程边坡裂缝是软弱岩体及结构面局部块体挤压而形成的,边坡属于深部变形,增加深部锚索后,裂缝变形得到控制,边坡的变形逐渐趋于稳定。