软岩小净距隧道中夹岩柱分区及加固方法研究

中夹岩柱是软岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位。结合具体工程,提出对中夹岩柱进行区域划分,针对软弱围岩,采用二维有限元计算方法,对中夹岩柱预应力锚杆及注浆加固、中岩墙预应力锚杆加固和中夹岩柱不同加固组合方式进行了研究。数值计算结果表明:在中夹岩柱各区加固中,中岩墙加固是最重要的,对其进行加固,可以减小隧道变形,提高围岩稳定性,改善支护结构的力学状态;各种加固方法对于不同级别的围岩其加固效果不同,在软弱围岩中,注浆加固比对拉锚杆或预应力锚杆效果更显著;加固参数应根据围岩级别、净距大小、中夹岩柱加固组合方式等综合确定,围岩越差,净距越小,则注浆参数应提高越大。     

小净距隧道围岩稳定性及加固措施研究

为研究软弱围岩浅埋偏压小净距隧道开挖过程稳定性问题,文中依托新疆上新光隧道工程,基于普氏平衡拱理论,建立三维数值模型,分析浅埋偏压隧道在CD法施工下围岩的力学特性,并提出采用注浆锚杆的中夹岩注浆加固技术。结果表明在隧道施工过程中,采用CD法施工,围岩形变较小,拱腰处形变相对较大;中夹岩出现水平位移,左右线隧道在拱腰处水平位移较小,平均值为4.63 mm;对小净距隧道中夹岩柱采用9 m长锚杆和4 m长小导管注浆加固,有效提高围岩整体稳定性。     

涨壳式预应力中空锚杆支护效果及注浆工艺改进研究

为了研究涨壳式预应力中空锚杆对深埋隧道的支护效果,并对现有注浆工艺提出改进措施,依托中兰铁路香山隧道工程,采用有限差分数值分析软件FLAC3D,对比分析了普通砂浆锚杆和涨壳式预应力中空锚杆支护作用下的隧道围岩变形及应力状态变化情况; 开展现场锚固试验研究,分析了锚杆长度和注浆体龄期对锚杆锚固效果的影响; 进行现场注浆试验研究,分析了注浆方式和注浆压力对涨壳式预应力中空锚杆注浆密实度的影响,并对现有注浆工艺提出了改进措施。结果表明:与普通砂浆锚杆相比,涨壳式预应力中空锚杆控制围岩变形、改善围岩应力状态等的效果更佳,其中围岩变形可减小约40%; 相比于锚固长度,注浆体养护龄期对涨壳式预应力中空锚杆的支护效果影响更为显著,当养护龄期为28 d时,支护效果可提升50.12%; 采用中空杆体内注浆方式时,注浆压力需大于0.8 MPa方可达到最佳效果,且该注浆方式适用于涨壳式预应力中空锚杆水平或向下安装; 采用中空杆体外注浆方式时,宜采用更大的注浆压力,且该注浆方式适用于锚杆向上安装; 改进后的锚杆注浆口可以有效防止漏浆,保证了注浆的密实度,对保护锚杆和加强锚杆与地层联结均有积极作用。     

煤矿巷道锚杆支护应用实例分析

 在分析锚杆支护作用机制的基础上,提出高预应力、强力支护理论,强调锚杆预应力及其扩散的决定性作用;指出对于复杂困难巷道,应尽量实现一次支护就能有效控制围岩变形与破坏;介绍煤矿开发出的锚杆支护成套技术,包括巷道围岩地质力学测试技术、动态信息锚杆支护设计方法、高强度锚杆与锚索支护材料、支护工程质量检测与矿压监测技术,以及锚固与注浆联合加固技术;在分析煤矿巷道类型与特点的基础上,介绍高预应力、强力锚杆支护理论与技术的典型应用实例,包括千米深井巷道、软岩巷道、强烈动压影响巷道、大断面开切眼、深部沿空掘巷与留巷、采空区内留巷及松软破碎硐室加固。基于这些复杂困难巷道的特点与地质力学测试结果,进行巷道支护设计,通过矿压监测数据分析与信息反馈,评价支护设计的合理性与围岩稳定性。实践表明,采用高预应力、强力锚杆支护系统,必要时配合注浆加固,能够有效控制巷道围岩的强烈变形,并取得良好的支护效果。     

复合顶板极软煤层巷道锚杆支护技术研究

 复合顶板极软煤层巷道是围岩变形剧烈且顶板易冒落极难维护的巷道。分析该类巷道围岩破坏特点, 提出运用注浆及锚杆支护控制巷道围岩稳定、加强顶板支护强度、充分利用围岩自身承载能力的支护原理, 研究了合理的注浆、锚杆支护技术, 包括高水速凝材料注浆加固两帮、顶板采用树脂全长锚固高强度锚杆和小孔径预应力锚索加强支护及两帮树脂加长锚固锚杆支护, 并介绍一个工程实例。     

高地应力软岩隧道初支侵限诱因及控制措施研究

高地应力软弱围岩隧道施工易发生软岩大变形不良地质灾害,进一步引发掌子面失稳塌方、初支结构破坏、钢拱架弯折、初支结构侵限等不良现象,严重影响施工安全,阻碍工期。依托九绵高速白马隧道工程,结合工程特点,从围岩自身力学特性及高地应力软岩变形特征方面深入分析了白马隧道初支侵限机理,并针对此特点,提出了一套适用于软岩大变形初支结构侵限专项施工方案。研究结果表明,由于地下水的侵蚀,炭质千枚岩发生软化,岩体力学性质变差,自承能力降低,在高地应力持续作用下,围岩发生挤压大变形,进一步诱导初支侵限。变更支护方案后,6 m锚杆结合小导管注浆加固对围岩变形有一定控制作用,但6 m锚杆无法将松动区岩块锚固在稳定母体中,不能充分发挥锚杆悬吊能力,对围岩变形控制效果有限,无法满足现场围岩变形需求,建议采用8 m长锚杆。初支拆换过程中应实时监测围岩变化情况,明确围岩变化方向、速率、累计值等,并根据现场实时监测数据反馈施工,实时调整支护参数,确保施工质量。     

小导管注浆技术在浅埋富水岩溶隧道中的应用

云雾山隧道浅埋段岩溶发育,地下水丰富,围岩受地质构造影响严重.极不利于隧道开挖支护.为了解决施工过程中破碎围岩加固和堵水两大难题,对超前小导管预注浆和系统导管二次注荥技术在该段工程中的应用进行了研究,并深入分析了涌水量数据和围岩内空变形监测数据,对注浆效果进行了评价.研究表明:小导管注浆一方面改变了围岩的力学参数,另一方面利用浆液的固结特性可以实现堵水和加固围岩的工程目标,使隧道在开挖过程中的安全得到保障.     

松软破碎硐室群围岩应力分布及综合加固技术

采用现场试验与测试、理论分析、数值模拟相结合的研究方法,开展了山西潞安屯留矿井底车场松软破碎硐室群围岩应力分布与综合加固技术研究。硐室群围岩属于中等地应力场下的松散破碎节理化软岩;围岩应力分布特征表现为：在硐室交叉处和拐角处,出现应力集中与二次叠加,应力峰值达到原岩应力的2～3倍;高压注浆后进行高预应力、强力锚杆与锚索支护是松散破碎围岩有效的综合加固方式。高压注浆可充填和黏结裂纹,提高节理化岩体的完整性与强度,并可提高锚杆与锚索锚固力,有利于支护阻力的传递与扩散。高预应力、强力锚杆与锚索能在围岩内形成拱形的压应力加固区域。井下试验表明：综合加固技术有效控制了松软破碎硐室群围岩变形,保持了其长期稳定。     

软弱围岩小净距三车道公路隧道施工技术

以佛山市顺番一级公路大金山隧道为例,分别阐述了软岩地质条件下,小净距三车道公路隧道洞口施工技术和预应力锚杆加固中夹岩技术,并对施工效果进行了分析,指出该技术中洞口施工是关键,预应力中空锚杆加固时应施加预应力。     

岩湾隧道高倾角裂隙岩质洞口施工技术

岩湾隧道出口出露地层高倾角裂隙发育,部分层面存在夹泥情况.根据工程地质条件,采用临时防护与永久防护相结合,在不改变原设计洞门的前提下,进行洞门岩体加固.施工中采用洞口围岩锚喷网支护、仰坡水平预应力锚索和锚杆加固、边坡上部单墩预应力锚索加固、防爆安全防护、上下台阶法开挖等施工技术,加强隧道洞口围岩变形监测,实现了盾构安全出洞.     

Effect of grout properties on the pull-out load capacity of fully grouted rock bolt

This paper represents the result of a project conducted with developing a safe, practical and economical support system for engineering workings. In rock engineering, untensioned, fully cement-grouted rock bolts have been used for many years. However, there is only limited information about the action and the pull-out load capacity of rock bolts, and the relationship between bolt–grout or grout–rock and the influence of the grout properties on the pull-out load capacity of a rock bolt. The effect of grout properties on the ultimate bolt load capacity in a pull-out test has been investigated in order to evaluate the support effect of rock bolts. Approximately 80 laboratory rock bolt pull-out tests in basalt blocks have been carried out in order to explain and develop the relations between the grouting materials and untensioned, fully grouted rock bolts. The effects of the mechanical properties of grouting materials on the pull-out load capacity of a fully grouted bolt have been qualified and a number of empirical formulae have been developed for the calculating of the pull-out load capacity of the fully cement-grouted bolts on the basis of the shear strength, the uniaxial compressive strength of the grouting material, the bolt length, the bolt diameter, the bonding area and the curing time of the grouting material.     

预应力锚杆作用机制研究

针对预应力锚杆作用机制研究方面存在的问题，根据弹性理论轴对称问题的基本理论和方法，在引入锚杆影响范围内岩体平均轴向应力（平均轴向应变）假设的条件下，推导锚杆在完全黏结条件下界面剪应力分布公式；以此为基础，在考虑界面本构关系情况下，研究界面脱黏段的剪应力分布及脱黏段长度，阐述预应力锚杆的荷载传递特性，从而为预应力锚杆设计提供理论依据。     

端部锚固锚杆预应力场分布特征的大型模型试验研究

 为了研究预应力端部锚固锚杆预应力场在围岩体中的分布特征,设计并制作大型锚杆支护应力场测试试验台。试验结果表明：(1) 单根锚杆的应力场在空间中的分布形态类似于“石榴”状,随着扩散半径的增大应力等值面的分布逐渐由密到疏,应力值逐渐由高到低,分布范围逐渐由小到大;(2) 在锚杆自由段两端和锚固段附近分别形成了2个压应力相对集中区和1个拉应力相对集中区,压应力主要分布在锚杆自由段附近围岩内,并向锚固段附近围岩扩散;(3) 应力沿着锚杆轴线方向的分布规律与测线和锚杆之间的距离有关,应力沿着水平方向的变化规律与测线和模型表面之间的距离有关;(4) 预紧力不同,应力场的宏观分布形态基本一致,但同一应力等值面的分布范围将发生显著改变。试验结果对更深入认识锚杆支护作用机制和工程中优化锚杆支护设计方案均有一定的指导意义。     

软岩巷道锚注支护技术及其工程实践

分析了国内外锚杆支护的技术特点，认为我国软岩巷道锚杆技术的主要问题是锚杆支护系统的支护强度不够。进一步研究认为，锚杆与注浆联合支护是目前中国软岩（裂隙发育、可注性好）巷道支护很有前途的新途径。提出了锚注结合加固软岩巷道的新思路，发明了外锚内注式新型锚杆及其加固软岩巷道新技术，解决了一系列工艺问题，成功地将该技术用于旗山矿软岩动压巷道的加固工程     

某高层商住楼基坑支护工程设计综合研究

某项目设计2层地下室,基坑深9m,设计了“钻(冲)孔灌注桩+高压旋喷桩+锚杆”,“土钉墙+钻(冲)孔灌注桩+高压旋喷桩+锚杆”;“挂网土钉+钢管桩+深层搅拌桩+单管旋喷桩+锚杆+堆砂包”等3种复合支护方案,并进行安全、施工、造价比选.     

预应力锚索破坏特性及极限抗拔力研究

以众多试验资料为研究基础，提出了一个描述预应力锚索破裂面形状的双参数方程。在此基础上，根据极限平衡原理及岩体的Hoek-Brown准则，研究了预应力锚索的极限抗拔承载力，并提出了一个极值原理，最后给出一个计算实例。结果表明：锚索极限抗拔力取决于锚索破裂面形状、岩体种类、无侧限抗压强度、风化程度以及灌浆材料和灌浆压力等。     

Pressure tunnels in non-uniform in situ stress conditions

The bearing capacity of prestressed concrete-lined pressure tunnels is governed by the in situ stress of rock mass, which generally has different magnitudes in the vertical and horizontal direction. Two cases were distinguished, based on whether the vertical stress is greater than the horizontal stress or not.By means of a finite element model (FEM), the resulting distribution of stresses, strains and deformations due to tunnelling processes was revealed. The bearing capacity of pressure tunnels was determined based on the superposition principle. The results obtained demonstrate the significance of horizontal-to-vertical stress coefficients in the bearing capacity of pressure tunnels prestressed by grouting. Favourite locations where crack openings in the final lining may occur are identified, which is useful for taking measures regarding the tunnel tightness and stability.     

冻融循环对砂浆岩石锚杆锚固力影响的试验研究

 针对春季融雪期温度周期性变化导致砂浆岩石锚杆支护结构锚固性能劣化的现象,研究冻融循环对其锚固能力的影响。利用室内模型试验得到不同冻融循环周期下锚杆位移和锚固力的大小,以及锚杆应力、围岩应力、锚杆和砂浆交结面剪应力的变化,从锚杆荷载传递机制出发,研究冻融循环作用下锚杆的破坏模式和影响锚杆锚固性能的主要原因。研究结果表明：冻融循环使砂浆弹性模量和强度降低,加载端砂浆破坏提前,加快了荷载向锚杆深处的传递,锚杆深处应力及锚杆与砂浆交结面的剪应力增大。冻融循环作用下锚杆极限荷载降低,变形增大,且随着冻融周期的增加,荷载–位移曲线的拐点和钢筋滑移曲线的水平段出现提前,锚杆破坏时的极限荷载降低,变形增大。