不同加载状态曲线锚索沿程预应力损失试验研究

曲线锚索沿程预应力损失是影响衬砌结构应力分布的关键因素，获取摩擦系数和偏差系数尤其重要。开展不同加载状态曲线锚索沿程预应力损失研究，建立了模型试验平台，进行了不分级加载、分级加载和分级循环加载测试，分析了锚固端和张拉端受力特征、预应力损失变化规律、摩擦系数和偏差系数取值，并结合实际工程计算了曲线锚索任意点受力值。结果表明:曲线锚索沿程损失摩擦系数和偏差系数不仅与材料自身属性有关，还受到力学加载状态影响；与不分级相比，分级加载曲线锚索平均预应力损失由 8．47％ 降低至 3．63％，且各级荷载必须给予足够停滞时间，以保持预应力传递；分级循环加载曲线锚索预应力沿程损失大幅降低，而加载时长却较久，不适宜作为常规加载方式，宜作为极个别曲线锚索预应力值不能达标时的应急处置方案。     

富水软弱层联络通道冻结温度场研究

以某富水软弱地层地铁联络通道冻结工程为研究背景,采用室内三维模型试验、ANSYS有限元数值分析及解析求解相结合的方法,研究了联络通道冻结工程中的土体温度场演化规律。室内三维模型试验研究结果表明,冻结试验开始后12 h达到预设温度-25℃,19 h后土体冻结帷幕形成,可得现场的积极冻结时间为50 d,维护冻结时间为29 d;土体冻结过程中,温度变化大致分两个阶段,第一阶段土体温度呈线性快速下降至0℃,第二阶段土体相变放热后,温度继续下降,最低温度为-15.2℃～-16.8℃,整个过程土体降温速度呈现先快后慢态势;在冻土融化阶段,土体温度随时间逐渐升高至室温,整个融化过程所需时间为冻结时间的3～4倍。有限元数值分析结果表明,在联络通道开挖后,冻结管圈内冻结壁平均温度有显著升高,而冻结管圈外冻结壁温度受影响较小。推导得到了双管冻结温度场解析解。     

复杂含水岩体预裂爆破参数试验研究

针对我国北方某大型露天矿节理裂隙发育含水岩体边坡控制难题,从理论计算、模型试验和现场试验角度开展了预裂爆破系统研究。通过理论推导分析,分别得到了干孔和水孔条件下预裂孔孔壁压力的计算公式,得出了孔壁压力与当量不耦合系数之间的关系曲线,确定了预裂孔距的计算公式,为现场试验参数选择提供了理论依据。预裂孔孔壁压力与当量不耦合系数Kd呈负指数关系;在当量不耦合系数相同时,水介质孔壁压力皆大于空气介质的孔壁压力。有机玻璃(Polymethyl Methacrylate,PMMA)模型试验结果显示,水介质预裂爆破有助于提高炸药能量利用率,形成较好的定向预裂缝。现场试验表明:水介质预裂爆破延长了爆破作业时间,在同等条件下,水介质预裂孔距可比空气介质时减小约10%,线装药密度相应减少10%～15%;同时合理的预裂孔距应控制在1.3 m以内,以保证较好的预裂爆破效果。研究结果对于类似矿山预裂爆破作业具有一定的参考价值。     

人工硬壳层在海域公路中应用试验研究

考虑到海域公路工程无天然硬壳层这一特点,针对海域公路地基处理最为常用的排水预压法,通过室内试验和数值模拟对人工硬壳层在海域公路中的应用进行研究,对比无硬壳层工况结果,人工硬壳层明显减小了路堤表面沉降和路堤堤脚水平位移,路堤表面沉降减小20%左右。此外,通过数值分析结果可知,有硬壳层作为持力层,路堤表面差异沉降相对无硬壳层工况较小。结合海域公路所处特殊环境,针对沿海滩涂路段可采用淤泥就地固化技术联合其他软基处理方式进行处理,以达到路堤长期稳定。     

基于模型试验的NPR锚索支护巷道变形及能量方程验证

为研究恒阻大变形锚索支护岩体能量转换规律,以淮南口孜矿301工作面运输巷为研究背景,基于相似理论,设计并进行NPR锚索支护圆形巷道物理模拟试验,并进行巷道变形及锚索受力规律的分析。试验结果表明,巷道变形与模型最大受力方向有关。加载前期,最大应力为垂向应力,变形以竖向变形为主,最大变形量为13 mm;中期水平应力最大,水平变形为主,最大水平位移量为47.6 mm;后期为等压阶段,巷道变形最为剧烈,巷道最终收敛为一不规则圆形;设计试验用微型恒阻锚索,并进行该锚索的拉伸实验,得到其关于受力及位移变形量的理论能量方程,并结合试验数据进行拟合对比,其能量曲线能够较好地吻合。从能量转化角度研究NPR锚索的工作原理,对于其现场工程应用有一定的指导意义。     

煤矿下山巷道水与空气不耦合装药爆破技术对比研究

为了提高三级煤矿许用炸药能量利用率,改善爆破破岩效果，保证开采区的工作效率，对不耦合装药结构进行优化，以理论推导的方式分别得出空气不耦合与水不耦合装药系数对爆生气体准静压力的影响，并进行了对比分析；通过实验室爆破模型试验研究水和空气径向不耦合分别作用下爆炸应力波的传播分布特性，分析峰值应力与测点到炮孔比例距离、不耦合系数之间的关系，并与理论分析对比验证。结果表明：当不耦合系数相同时，炮孔处水不耦合装药爆炸应力波峰值高于空气不耦合装药，随着不耦合系数的增加，炮孔处爆炸应力波的峰值应力减小；模型试验测得同一测点的水不耦合装药峰值应力是空气不耦合装药峰值应力的1.15~1.52倍，峰值应力作用时间长于空气不耦合装药，同一测点水和空气不耦合装药结构测得的应力波及其峰值应力均随不耦合系数的增加呈负幂函数衰减，且空气不耦合装药时衰减得更快，与理论分析一致；贵州某煤矿下山巷道，于梯形掘进断面实施传统空气不耦合装药结构掏槽爆破，效果不甚理想，运用水不耦合装药爆破技术，提高了炮孔利用率，减小了岩石破碎块度，使爆堆集中，显著提高了岩石破碎效果与出渣效率。