关于地下洞室喷混凝土支护效果的实践与探讨

地下洞室开挖后,在地应力、不利地质结构面和施工等因素影响下,围岩表面常发生岩爆、片帮、剥落、掉块及局部塌方等现象。拉西瓦水电站引水发电系统地下洞室的开挖支护经验表明,混凝土喷层的作用,只有在其粘结力得到保证的情况下才能充分发挥。网喷混凝土很少脱落,防止岩爆的效较好,比钢纤维喷混凝土较之安全、经济。     

钢纤维与混凝土粘结强度试验方法研究

钢纤维与混凝土的界面粘结强度决定钢纤维的增强、增韧效应,本文首次探讨了钢纤维与混凝土基体的粘结强度试验方法,介绍了试验采用的试件形状、固定钢纤维位置的器具以及加载装置等,并且介绍了试件的制作过程、试验步骤以及确定粘结强度的方法。试验采用的试件形状、制作过程简单,加载装置加工简单,避免了制作特殊形状的试模和复杂的加载工具和夹具。试验简单易行,费用低。     

改善大型地下洞室围岩应力场的探讨

本文首先简要分析了地下洞室围岩应力场的主要特性;接着,根据流场与应力场的某些相似特性,提出了在围岩中用打孔洞及固结灌浆的方法,来人为改善其应力场,以保证围岩稳定状况的新途径,并通过室内模型试验验证了这一观点的正确性;最后,对一些常见洞室围岩应力场进行了具体探讨,提出了若干具有普遍意义的改善原则和方法.     

基于数值流形方法的地下厂房顶拱喷混凝土开裂成因机制分析

喷混凝土是地下洞室围岩的重要初期支护结构之一。针对丰宁抽水蓄能电站地下洞室的顶拱喷混凝土开裂问题,本文在围岩地质条件和监测数据分析的基础上,采用适于岩石不连续变形问题分析的数值流形方法,对喷混凝土的开裂成因机制进行了研究。首先,基于地质条件和监测数据分析,发现地下洞室顶拱喷混凝土开裂较严重的区域,主要集中在表层围岩变形较大区域,并从荷载效应和围岩变形特性角度,定性分析了喷混凝土开裂原因。其次,在数值流形法中引入节理单元的本构关系,实现了连续体的粘结-开裂过程的模拟。最后,将所提数值方法应用于顶拱喷混凝土开裂的定量分析。计算结果表明,围岩不连续变形将导致喷混凝土承担的弯曲荷载增大,并在荷载值达到喷混凝土的承载极限时发生开裂,进而揭示了岩体结构控制型地下洞室的顶拱喷混凝土层的开裂机理。     

某地下洞室全长粘结式锚杆受力特性分析

为研究全长粘结锚杆锚固界面应力传递机理,建立了锚固界面应力计算模型,基于锚固界面弹性状态下锚固体与围岩协调变形假定,构建了锚杆内力与围岩位移之间的数学模型,利用有限元弹塑性数值模拟推导了沿杆长方向锚杆轴力与剪力的分布函数,并考虑接触面的损伤劣化,引入损伤变量,建立了损伤状态下锚杆应力修正与锚固支护效应力学模型。对某水电站地下厂房开挖过程中吊车梁锚杆受力特性的分析结果表明,本文方法合理、有效。     

高地温引水隧洞喷混凝土—围岩粘结强度试验研究

随着地下工程不断向地层深部发展,高地温对工程影响日益显著,为了保证引水隧洞的稳定和运行安全,利用室内仿真试验装置模拟高地温隧洞内的湿热环境,测试高温环境下混凝土与围岩粘结强度,并通过试验获得粘结强度与温度的关系分析了孔隙率和破坏面的位置。研究结果表明,温度对粘结强度的影响较大,与标准工况20℃相比,70℃工况下粘结强度较低且降幅达15.28%;20℃工况下混凝土致密性较好,70℃工况下孔隙率较大,但整体结构稀疏多孔且高温环境下粘结破坏断面多位于交界面混凝土1mm位置。     

节理裂隙滑移对某抽水蓄能电站地下洞室喷砼支护破坏的影响规律

地下岩石工程中的裂隙等岩体结构对喷砼等支护结构的受力、变形及破坏具有重要影响.以某抽水蓄能电站为依托,针对开挖过程中揭露的节理裂隙及其分布特征,采用节理单元和Timoshenko梁单元对大型地下洞室群开挖过程节理的滑移和喷砼的破坏开展了施工全过程分析,研究了开挖过程中顺、反倾向节理裂隙的滑移变形发展规律和喷砼的轴力、剪...     

高地温隧洞喷混凝土—围岩粘结强度及微观破坏机理

针对深埋隧洞的高地温问题,利用温湿度试验控制系统模拟高地温隧洞内的湿热环境,通过钻芯拉拔法和扫描电镜测定高湿(湿度80%~85%)和低湿(湿度20%~25%)两种环境下在温度分别为50、60、75、90℃时围岩支护结构的粘结强度和粘结面的微观结构。研究结果表明,湿度对粘结强度的影响较大,相比于低湿环境,高湿环境下的围岩支护结构的粘结强度较大,且随着温度升高和湿度越低喷混凝土水化反应中止速度越快、混凝土干缩现象越严重、粘结强度越低,相较50℃,90℃时强度降幅最大为62.7%。研究结果可为湿热环境下实际工程建设提供指导。     

碱-硅酸反应对钢筋-混凝土粘结强度的影响及计算模型修正

为研究碱-硅酸反应(ASR)过程中体积膨胀率对钢筋-混凝土粘结强度的量化影响规律,采用碱溶液浸泡方法对3种钢筋直径的混凝土拉拔试件实现了不同程度的ASR劣化,通过测量混凝土的膨胀量并完成相应的拉拔试验,得到膨胀率对钢筋-混凝土粘结性能的量化影响结果,进而将混凝土膨胀率作为损伤因子,建立其与混凝土抗压强度的量化关联,并修正了已有的钢筋-混凝土粘结强度计算模型。结果表明,碱溶液浸泡条件下混凝土试件的膨胀率随时间先呈线性增加,约90d后逐渐收敛;钢筋-混凝土粘结强度随膨胀率的增加呈先增后减的趋势,当膨胀率为0.054%时,粘结强度增加至峰值点,强度增幅达23.58%;修正后的钢筋—混凝土粘结强度计算模型的粘结强度计算值与试验值基本吻合。     

基于滑动测微计的地下洞室围岩变形分析

以呼和浩特抽水蓄能电站为例,应用滑动测微计对施工期地下洞室围岩表面和深度变形进行监测。近20个月监测资料表明,监测期间地下洞室处于稳定状态,围岩表面变形较大值发生于地下洞室第五、六层开挖过程中。由于围岩深度变形主要由岩体结构面张开引起,配合多点位移计进行校核验证,则可判断围岩结构面张开位置。可见开挖过程的变形监测,可实时指导施工、优化设计、保证地下洞室开挖安全。     

基于层次分析法的地下洞室围岩分类的灰色关联模型及应用

为了克服传统围岩分类方法主观因素强、分类参数不全等缺陷,根据灰色关联分析原理,将确定的地下洞室围岩分类标准指标值设为被比较数列,将待分类围岩指标值设为参考数列,并采用层次分析法确定各分类指标的权重值,利用改进的灰色关联度计算方法确定围岩类别,构建了地下洞室围岩分类的新模型——基于层次分析法的灰色关联模型（GAM）。实例应用表明,GAM克服了传统围岩分类方法的不足,能较好地反映洞室围岩的质量等级,具有重要的推广意义。     

节理参数对水电站地下洞室围岩地震反应的影响研究

以节理受力特性为出发点,基于FLAC3D软件平台,改进了Interface单元的法向刚度及切向刚度的输入取 值方法,定义了节理参数的敏感度,并以含有一给定方向节理的某实际水电站地下洞室为背景建立了数值试验模 型,根据场地条件输入人工地震波进行地震反应分析,探讨了对洞室围岩地震反应影响较大的节理参数,以期为 含节理的地下岩石洞室动力稳定性分析提供参考。     

钢—聚乙烯醇纤维混凝土与锈蚀钢筋粘结性能研究

为研究混杂纤维混凝土与锈蚀钢筋粘结性的关系,通过电化学加速锈蚀,获取4组不同钢筋锈蚀率(0~6.89%)的钢—聚乙烯醇纤维混凝土试件。采用中心拉拔试验,得到不同锈蚀率情况下钢筋与混杂纤维混凝土的粘结强度,分析锈蚀率、混杂纤维体积率对钢筋与混凝土粘结性能的影响,并根据试验结果提出了混杂纤维混凝土粘结强度系数和滑移值系数与钢筋锈蚀率之间的数学关系式。结果表明,在一定范围内混杂纤维体积率越大,钢筋与混凝土之间的粘结性能越好,粘结强度随着锈蚀率的升高呈现先增加后下降的趋势。     

抽蓄电站地下施工洞室通风系统仿真与改进研究

抽蓄电站地下施工洞室通风质量决定洞室内产生的有毒有害气体能否有效快速排出。文章基于RNG k-ε湍流模型,建立了抽蓄电站地下施工洞室通风系统的数值计算模型,使用Fluent数值模拟软件对施工工况下的金寨抽蓄电站地下洞室全厂通风系统运行时的流体流动特性进行仿真计算。通过现场实测数据对模型可靠性进行了验证。在此基础上,针对目前的通风系统提出改进方案,并进行仿真试验,根据仿真结果给出通风改进建议,为抽蓄电站地下施工洞室的通风系统设计和安全施工提供帮助。     

UHTCC与混凝土粘结抗折性能试验研究

试验研究了超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)与混凝土间的粘结抗折性能,分析了6种粗糙度的粘结面、4种强度等级的混凝土及5种界面处理剂影响因素.试验结果表明,粘结抗折强度随界面粗糙度、混凝土强度的增加而增大,使用粉煤灰硅灰改性水泥净浆和丁苯净浆处理剂能显著提高UHTCC材料与混凝土间的粘结抗折强度.     

热流强度测试数据采集方法的改进

本文通过分析热电偶型温度记录仪工作原理,实验得到不同温差范围内的HOBO-U12型温度记录仪的温差电动势曲线及函数关系.并用于现场实测热流数据的采集,结果与实验室确定的函数关系符合较好,完全能够满足建筑热工检测的热流数据采集要求.解决目前建筑热工测试中热流强度数据长时间无人值守采集的问题.     

考虑支护抗力的加筋喷混凝土拱肋支护效应研究

加筋喷混凝土拱肋由预应力锚杆、钢筋拱肋和喷锚支护组成,围岩卸荷变形时能提供支护抗力,但现有关于加筋喷混凝土拱肋的数值方法缺乏对支护抗力的考虑.因此,基于三维弹塑性有限元方法,用隐式锚杆柱单元模拟锚杆,实体单元模拟钢筋拱肋,在开挖荷载分级迭代过程中,根据钢筋拱肋的应力推求作用于拱肋法向的围岩压力,并将此压力作为支护抗力反...     

地下埋藏式压力钢管强度分析的改进方法

考虑了回填混凝土、围岩的弹塑性、初始地应力及开挖支护引起的二次应力的影响和在内水压力作用下钢衬的弯曲、剪切效应,并将罚函数的思想应用于地下埋藏式压力钢管的非线性有限元强度分析．编制了相应的非线性有限元程序,结合工程实例,通过方案比较得出了对工程设计有参考价值的结论．