深埋巷道围岩特性对其位移的影响

以平煤集团五矿的深埋巷道为研究对象,采用有限差分程序FLAC3D研究了围岩特性对深埋巷道围岩位移的影响,获得了不同岩石内摩擦角和粘聚力条件下深埋巷道围岩位移变化的规律。分析结果表明,在地应力和支护阻力一定时,岩石的内摩擦角对深埋巷道围岩位移的影响最为明显。     

上海地区园林山体填土特性变化规律研究

以上海某植物园一期和四期工程中填筑山体为例,研究了上海地区园林山体填土特性的变化规律。首先对施工期和工后一年填土的含水率、饱和度及压实度等物理指标进行了测试对比,结果表明上海等多雨地区的气候会使园林山体填土的物理特性发生变化;山体填筑完工后,山体表层填土的含水率和饱和度有较明显的增大,填土的压实度在浅表层有所下降,下部略有增大。然后对工后一年的填筑山体现场钻孔取样,在天然含水率下进行直接快剪试验,分析填土抗剪强度与含水率的关系,得出含水率的增大使填土抗剪强度降低;含水率主要通过填土粘聚力对抗剪强度产生影响,对内摩擦角影响不大。     

粘性土路基劈裂注浆压力预估计算方法研究

通过分析现有非饱和土劈裂注浆压力计算模型, 得出其主要计算参数为土的粘聚力、内摩擦角及回弹模量, 根据室内抗剪强度直剪试验, 获得了粘性土粘聚力与含水率的半对数关系、内摩擦角与含水率的线性关系。根据全国9个地区的粘性土现场承载板试验, 得到了基于压实度、稠度的粘性土回弹模量综合计算式, 进而提出基于含水率、压实度的粘性土路基劈裂注浆压力预估计算方法。通过邵怀高速公路注浆工程实例的现场实测值与理论计算值进行对比, 验证了预估计算方法。     

支护阻力对软岩巷道围岩变形控制作用的研究

本文研究了围压对软岩峰后软化特性的影响，根据三轴压缩试验的应力--应变曲线，运用Hoek提出的由主应力圆包络线确定粘聚力和内摩擦角等效值的方法和曲线拟合的方法，研究软岩的宏观物性参数峰后应变软化规律，建立了峰后应变软化数值模型。对软岩巷道的数值计算研究表明软岩巷道中支护阻力使巷道周边围岩由二向受力状态转变为三向受力状态，产生一定的围压，从而提高其残余强度，并减小其强度随塑性应变增大而衰减的速度，从而实现了对围岩破碎区范围的控制，最终控制巷道位移量。     

岩土抗剪强度参数对围护桩的影响及优选

通过对基坑开挖进行数值模拟，分析抗剪强度参数（即粘聚力和内摩擦角）对桩体最大弯矩的影响程度，指出参数值对支护设计起决定性的作用；并从三个方面叙述了参数的优选方法，以使工程设计人员从总体上把握抗剪强度参数值对桩体上最大弯矩的影响，在确保工程安全的前提下，尽可能制定出经济合理的支护方案，以降低工程的造价，从而产生良好的经济效应。     

锚喷支护巷道喷射混凝土力学性能试验研究

为研究煤矿锚喷支护巷道喷射混凝土的力学性能，采用“喷射大板法”在煤矿井下施工现场制作混凝土标准试块，通过实验室试验全面、简捷地测试了喷射混凝土在不同养护龄期下的抗压、抗拉、抗弯、抗剪系列强度以及粘聚力和内摩擦角等力学参数。试验结果表明：喷射混凝土的抗压、抗拉强度随时间呈对数式增长规律，前期增长迅速、后期增长缓慢，第7天的增长幅度高达373%～406%，第28d的增长幅度仅为9%～12%；抗弯、抗剪强度随时间呈抛物线式变化规律，前期一直增长，至21d左右达到峰值，最大抗弯、抗剪强度分别为5.04MPa、5.26MPa，之后呈下降趋势，28d抗弯、抗剪强度降幅分别为18%、19%；喷射混凝土28d基准抗拉、抗弯、抗剪强度为3.04MPa、4.11MPa、4.29MPa，分别为抗压强度的7%、9%、10%；喷射混凝土的粘聚力、内摩擦角分别约为C=0.20MPa、φ=50°。试验结果为喷射混凝土力学性能评估和数值模拟参数选取提供了依据。     

岩石峰值强度前后相关力学特性的回归分析

回归分析了岩石峰值强度前后粘聚力、内摩擦角及弹性模量的变化规律,为工程设计、数值计算提供一定参考.     

结构面中粘土矿物的富集对其强度影响的试验研究

结构面是粘土矿物相对富集的场所,其性状对岩体的强度、变形特性及稳定性等有重要的影响。以不同含量的粘土矿物与砂粒进行配比,通过室内直剪试验去分析这两种不同材料的配比对抗剪强度参数粘聚力c、内摩擦角φ的影响程度,建立了粘土矿物含量Q与粘聚力c、内摩擦角φ之间的相关方程,并对其影响机理进行了分析。     

结构面中粘土矿物的富集对其强度影响的试验研究

结构面是粘土矿物相对富集的场所,其性状对岩体的强度、变形特性及稳定性等有重要的影响。以不同含量的粘土矿物与砂粒进行配比,通过室内直剪试验去分析这两种不同材料的配比对抗剪强度参数粘聚力c、内摩擦角φ的影响程度,建立了粘土矿物含量Q与粘聚力c、内摩擦角φ之间的相关方程,并对其影响机理进行了分析。     

构造应力场中巷道围岩破坏机理研究

针对构造应力场中巷道围岩变形破坏基本特征,采用FLAC3D数值计算软件,依次分析侧压系数、内摩擦角、黏聚力对矩形巷道周边应力分布、位移和塑性区扩展的影响。结果表明:侧压系数对巷道围岩变形破坏具有敏感性,随着侧压系数的增大,巷道两帮移近量呈现正比增加的趋势且明显大于顶底移近量;内摩擦角在一定的取值范围内,与巷道围岩塑性区变化存在着负相关性,但是当其增大到相对的临界点(30°≤φ≤35°)时,塑性区的变化将不再明显;当黏聚力增大到一定程度(C=5.0MPa)时,巷道围岩塑性区的变化将保持在一个相对稳定的水平。在此基础上提出高强让压支护的基本思路,开发了"多孔循环注浆,深浅孔结合"工艺,在工程实践中取得较好效果。     

直剪试验的方法对挡土墙设计参数取值的影响分析

通过改变直剪试验中土的垂直压力的大小和级数,得到不同的粘聚力和内摩擦角试验值,通过计算得出符合实际情况的试验方法。研究表明:在挡土墙设计中,要按照填土的高度来设计合理的试验方案,否则会造成设计错误。     

层理倾角对岩石抗剪强度参数影响的试验研究

为探究层理倾角对岩石抗剪强度参数与裂纹长度的影响规律,对层理倾角为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的岩样进行直剪试验,试验结果表明:层理倾角对岩样的抗剪强度、破坏模式和破坏后裂纹长度具有显著影响,0°时,岩样粘聚力和内摩擦角最小,90°时,岩样的粘聚力最大,15°和75°时,岩样的粘聚力和内摩擦角接近;裂纹均值长度的最大值和最小值对应的层理倾角分别为0°和90°,其值分别为86 mm和118.5mm;试验过程中,抗剪强度出现两个极值,一个出现在层理倾角为45°时,此时对应的裂纹长度约80 mm,另一个出现在层理倾角为60°时,此时裂纹的长度约140 mm。研究成果为研山铁矿顺倾边坡稳定性分析提供了基础数据。     

粒径对风化壳淋积型稀土矿强度特性影响的实验研究

为了研究粒径对风化壳淋积型稀土矿强度特性的影响及其机理,以制备的四种粒径稀土矿样为研究对象,开展不同正应力下直剪实验和XRD实验,分析粒径对稀土矿石剪切强度的影响规律,揭示粒径对黏聚力与内摩擦角的影响作用机理。结果表明：同一正应力条件下,矿样剪切强度随粒径增大而增大,且剪切应力峰值出现的时间随粒径增大而变短;剪切位移随粒径增大而减小;利用回归分析方法,构建粒径与黏聚力和内摩擦角的关系模型;-0.075mm矿样中粘土矿物比例最大,颗粒表面间形成较厚的结合水膜,剪切强度最小,而+0.45mm矿样中石英和长石等非粘土矿物比例最大,颗粒间摩擦作用大,剪切强度最大。研究成果为预防和控制风化壳淋积型稀土矿边坡失稳提供理论依据。     

考虑岩体塑性硬化与软化特性的巷道围岩变形理论分析

为深入探究岩石峰值强度前后非线性硬化与非线性软化特性对软岩巷道围岩变形及力学行为的影响,引入硬化系数与软化系数的概念,基于莫尔-库仑屈服准则与非关联流动法则,推导出圆形巷道围岩四区应力、位移和半径的解析表达式。通过算例,分析了硬化系数和软化系数对塑性硬化区与塑性软化区巷道围岩的影响。结果表明:对于巷道围岩塑性硬化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力硬化系数的增大而增大,径向与切向应变也随内摩擦角硬化系数的增大而增大;而对于塑性软化区,其径向与切向应力随内摩擦角、黏聚力软化系数的增大而减小,径向与切向应变也随内摩擦角软化系数的增大而减小。因此提高巷道围岩塑性硬化区的内摩擦角、黏聚力硬化系数与降低塑性软化区的内摩擦角、黏聚力软化系数可提高围岩承载能力。     

巷道挖底对其帮顶稳定性影响研究

为了开发更加安全可靠的巷道修复技术,针对煤矿巷道挖底可能影响巷道顶板和两帮稳定性的问题,采用相似材料模拟试验和工程实例分析了巷道挖底对其帮顶稳定性的影响。结果表明：巷道顶底板和两帮是一个相互作用的整体,巷道挖底会改变巷道底板应力分布特征,导致承载圈向深部移动,从而诱发巷道两帮和顶板破坏深度增加,不利于巷道的整体稳定性。基于以上研究,提出了巷道挖底的一般原则,即：挖底前可适当加固顶板和两帮,巷道修复应以清理承载圈内部岩体为主,尽量不要触及承载圈,挖底时留设帮角或在帮角处做圆弧过渡有利于巷道的整体稳定性。     

振动对松软含煤夹层顺层边坡稳定性影响的模型研究

露天煤矿开采形成的采坑松软含煤夹层顺层边坡的稳定性研究是治理边坡提高煤采率的基础,本研究将处于静态平衡状态的松软含煤夹层顺层岩体边坡在振动作用下的滑移失稳问题视为层面抗剪强度指标(φ、c)弱化造成的.通过振动模型实验研究发现,在层面强度及振动频率一定时,随着振动速度的增加,松软含煤夹层等效动内摩擦角和等效动粘聚力弱化值逐渐增大,且它们与振动速度成幂函数关系;利用等效内摩擦角、弱化值及岩层倾角关系可判断振动作用下煤矿采坑松软含煤夹层面性质的顺层边坡的动稳定性.     

煤柱底板压力系数计算及巷道位置研究

根据煤柱载荷的受力方式,分析了不同煤柱宽度下底板应力场的传播分布形式。结合UDEC数值模拟分析了煤层一侧开采和20m煤柱下的应力系数分布情况,对比分析了不同压力系数位置开挖巷道前后的应力变化。结果表明,煤柱压力传递角介于-50°~18°;煤柱底板压力系数与底板距离基本成线性关系,随距离增加而不断衰减,同时煤柱底板的影响深度与煤柱的倍数深度呈三次多项式递减;煤柱底板压力系数的拟合关系式简洁、精度高,可方便计算煤柱下任一点的压力系数,为巷道位置和支护方式的选择提供了一定的指导依据。     

滑动带稳定系数的敏感性影响规律的研究

针对复杂的地质条件,运用极限平衡方法中的Janbu条分法对金属矿山露天转地下开采过渡期露天坑边坡的稳定性进行分析,并研究了滑动带稳定系数F_s的敏感性的影响因子。通过敏感性计算,确定了滑带土粘聚力C,内摩擦角φ,滑体重度γ 3个主要影响因子。分析不同工况条件下,滑带土粘聚力C,内摩擦角φ,滑体重度γ与F_s的变化规律。根据主要影响因子的变化规律比较,得出内摩擦角φ比其他2个因子敏感度最强的结论。敏感性影响因子的变化规律分析,为很好地控制滑动带和保证露天坑滑坡防治提供了一定的理论依据。