岩体参数反演计算的稳定性研究

将锚杆支护与围岩注浆相结合,即采用锚注支护,在软岩巷道支护中获得了广泛的应用,但锚注支护岩体参数的确定相当不易。本文从工程实际中比较容易量测的位移入手,采用反分析方法,确定锚注岩体的等效力学参数,为锚注支护巷道围岩稳定性评价及锚注支护参数的合理确定奠定理论基础。     

软岩巷道锚注支护研究与应用

根据矿山巷道支护实践,总结出了锚注支护新技术,对锚注加固机理进行了理论分析,应用工程实例,做了锚注加固试验,结果显示取得了良好的围岩控制效果。     

极软岩巷道锚注支护技术的研究与应用

极软岩巷道具有持续塑性变形破坏的特征,单一支护方式难以控制.锚注支护是具有锚杆支护与注浆加固作用的一种联合支护方式,可以改变围岩力学参数,提高围岩强度,是一种主动支护方法.根据锚注机理,建立围岩锚注计算的力学模型.依据围岩流变特征,选择耦合的流变模型,以分析锚注支护对具有流变特性持续变形围岩支护的控制作用.经理论分析、计算和工程应用表明,锚注支护对控制极软岩巷道持续变形破坏具有显著的技术、经济效果.     

软弱围岩巷道锚注支护机理及其变形分析

锚注支护是将锚喷支护与注浆加固有机结合的一种主动支护方法。根据其机理，将注浆锚杆简化为作用于围岩的一种体积力，并将注浆作用看作对围岩力学性能的改变，以此建立了锚注支护的力学模型。依据围岩流变特性的试验结果，选择了一个适合的流变模型。最后应用粘弹性理论，分析了锚注支护对具有流变特性围岩在维护其稳定性方面的作用，计算结果表明，锚注支护对维护破碎围岩的稳定具有显著效果。     

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     

软岩巷道高强锚杆和锚注支护加固机理分析

基于软弱围岩的变形破坏规律，采用有限差分软件FLAC^2D，对普通锚喷支护、高强锚杆和锚注共同支护前后围岩变形破坏规律进行了数值模拟分析，结果表明，锚注支护利用锚杆与注浆相结合的方法，显著提高了围岩的强度和承载能力，扩大了锚杆的使用范围，能有效地控制软岩巷道的围岩变形，具有显著的经济效益。     

金川不良岩层巷道锚注支护试验研究

分析了金川矿区不良岩层巷道支护现状,论述了新型锚注支护技术的适用性。通过锚注支护用于二矿区1198水平分段道修复的现场试验,介绍了锚注支护设计方案、技术参数和施工工艺,巷道修复前后围岩变形观测结果表明,锚注支护取得良好效果。研究认为,锚注支护效果良好、成本低、施工简便,是适合于金川矿山不良岩层巷道特点的新型支护技术,可进一步推广。     

软岩巷道锚注机理及其在返修巷道中的应用

通过对锚注支护机理的阐述,分析了锚注支护修复巷道的可行性,结合顾北煤矿典型返修巷道变形与破坏形式特征,设计了该返修巷道锚注支护方案,并完成了现场监测分析与评价,工程实践表明,该技术是解决深井高应力软岩返修巷道支护的有效途径,具有较高的推广应用价值。     

隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术研究

基于长短锚杆组合支护理论,提出了一种隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术,该技术可提高支护结构的整体抗力,有利于缩小围岩塑性区半径,增加锚杆处于稳定围岩区的长度。为进一步研究锚钉和锚杆的组合长度,将隧道围岩划分为A、B和C三区,并把锚杆作用在围岩体内的剪应力简化为环向边界应力,运用厚壁圆筒弹塑性理论推导了锚钉和锚杆组合长度计算式。实例分析表明,0.8m(锚钉)和3.8m(锚杆)的组合长度可以使隧道塑性区半径降低28%,锚固盲区减小88.8%。可见,在隧道长短锚杆组合支护理论中,该计算方法对围岩锚固体长度参数设计有一定指导意义。     

深井软岩巷道锚注支护机理分析及其工程应用

通过对锚注支护机理的阐述,研究了锚注支护修复巷道的可行性,结合典型深井软岩巷道变形与破坏形式特征,设计了该返修巷道锚注支护方案,并完成了现场监测分析与评价,工程实践表明,该技术是解决深井高应力软岩巷道支护的有效途径,具有较高的推广应用价值。     

基于敏感性分析的围岩力学参数反演方法研究

由于影响隧道变形的围岩强度参数和变形参数较多,现有的反分析研究主要集中在算法的优化上,因而忽略了工程应用的便利性和实用性。针对这种状况,以南京某隧道工程为依托,结合数值模拟,提出了基于敏感性分析的反演方法。根据工程实际,将围岩和支护结构综合考虑分为初始围岩区(简称Z₁),松动圈与锚杆锚固共同作用区(简称Z₂)以及钢支撑和喷射砼等效作用区(简称Z₃);通过安排试算初始值,利用FLAC^3D程序计算并分析不同的力学参数对不同隧道变形的敏感性,从而确定反演流程;根据反演流程结合各测点的实测变形值获取合理、准确的围岩力学参数。研究结果表明:与常规的反演方法相比,通过敏感性分析确定隧道不同变形的主控因素,以此变形来反演该主控因素参数在很大程度上提高了工程应用的效率与可靠度;拱顶下沉受Z₁区弹性模量E₁、Z₂与Z₁区弹性模量比值n的影响较大,受围岩泊松比μ₁的影响相对较小;隧道收敛受E₁、n、μ₁ 三者的影响都较大;围岩力学参数反演结果为E₁=362.6 MPa、n=0.62、μ₁=0.30;现场应用证明了该方法的有效合理性。     

双注支护技术在返修巷道中的应用

通过对双注支护机理的阐述,研究了双注支护修复巷道的可行性,结合顾北煤矿典型返修巷道变形与破坏形式特征,介绍了该返修巷道锚注支护方案,并完成了现场监测分析与评价,得出该技术是一种主动支护技术,具有施工工艺简单、易操作、适应性强等特点,具有较高的推广应用价值。     

基于改进双剪统一强度理论的围岩松动圈分析

为了研究岩石应变软化、剪胀性质、中间主应力和拉压不等特性对围岩松动圈的影响,基于改进双剪统一强度理论,得到了隧道围岩松动圈半径、围岩应力及洞壁位移的解析表达式。通过与已有方法计算结果的对比,验证了该方法的可行性,并进一步分析了中间主应力大小以及软化程度对结果的影响。研究结果表明:(1)随着软化模量的降低,隧道围岩塑性区、松动区(圈)半径以及洞壁位移均逐渐减小;(2)中间主应力大小对隧道围岩弹塑性行为具有一定的影响,随着中间主应力系数b的增大,围岩的切向应力在塑性软化区、破碎区内变大,而在弹性区内减小,围岩的径向应力在3个区域内均增大;(3)隧道洞壁位移随着中间主应力系数b的增大而减小;(4)考虑中间主应力的影响以及围岩软化的程度,能够充分发挥围岩的强度潜能,合理指导隧道布置、支护设计与施工。该结果为隧道围岩松动破裂分析提供了理论依据,具有一定的工程参考价值。     

新疆中生代复合型软岩大变形控制技术及其应用

 针对新疆沙吉海矿区中生代复合型软岩产生的顶板离层冒落、侧墙鼓出、底板鼓起等非线性大变形破坏现象,综合应用现场工程地质调查、理论分析、数值计算、物化分析、软岩水理作用测试、现场测试等手段和方法,深入分析本区中生代复合型软岩巷道围岩的分子膨胀+岩体结构面错动+开挖扰动的复合破坏机制,提出以恒阻大变形锚网索耦合支护为核心的主动支护技术体系。通过恒阻装置充分释放围岩膨胀能和塑性能,减小支护荷载及高应力集中,同时借助高阻性能抑制过大有害变形,合理控制围岩塑性圈;然后通过锚网索二次耦合支护消除围岩塑性大变形、层间软弱结构面的错动引起的围岩–支护之间的变形不协调,并采用注浆锚管控制底鼓大变形,最终形成围岩–支护结构协同承载体系。基于非线性大变形力学设计方法及数值分析,进行施工过程设计及参数设计。工程实践表明,该技术得到成功应用,保证了巷道的稳定。     

基于表面分形特征的煤岩冲击倾向性评价

对于煤岩体冲击倾向性的评价,目前主要采用煤的冲击能量指数K_E,弹性能量指数W_ET和动态破坏时间D_t三种指标。由于煤岩体的孔隙越发育(也就是孔隙率大、孔隙数量多、结构复杂等),则一般情况下其宏观力学强度就越低,岩体内积聚的能量容易通过塑性变形或破裂消耗掉,冲击倾向性就越低;同时,通过研究煤岩扫描电镜(SEM)图像,计算其孔隙特征参数和分形维数,发现煤岩体具有良好的分形特征,并且孔隙发育程度可以很好地被分形维数所描述,因此引入分形维数D_f来描述煤岩冲击倾向性是合适的,一般来说分形维数越大则冲击倾向性越小。     

爆破施工对既有裂缝、空洞隧道的动力影响

爆破荷载作用下,隧道衬砌裂缝及背后空洞易对衬砌结构的动力响应产生影响.为此,以既有新岭隧道旁拟建新隧道为具体工程依托,通过调研分析裂缝与空洞的基本情况,建立与之相符的数值模型,分析横断面上不同部位的裂缝、空洞及其组合对衬砌结构动力响应(振速、应力)的影响.研究表明,裂缝对振速的影响小,对S1应力(拉应力)的影响大;不同...     

考虑开挖面空间效应的围岩虚拟支护力分析

基于围岩与支护相互作用两阶段分析法,针对静水压力下的圆形隧道,提出了一种预测理想弹塑性、应变软化、弹-脆-塑性围岩下虚拟支护力的数值方法。根据该方法,首先给出了隧道纵向变形曲线与围岩特征曲线的求解程序,在此基础上,根据一定工况下围岩应力应变一致性对虚拟支护力进行耦合求解。通过与其他方法的计算结果对比论证了本文方法的优势。同时还探讨了临界塑性软化系数、岩体质量、初始应力、剪胀系数对虚拟支护力与开挖面空间效应的影响规律,参数分析结果表明:许多关于隧道掘进的数值模拟研究或实际工程中,经常基于弹性假定计算应力释放率,相应的支护设计并不安全。     

高应力软岩巷道支护失效机制及控制研究

 为明确高应力软岩巷道支护失效机制并验证新型支护形式的有效性,以赵楼煤矿千米深井为工程背景,在围岩变形破坏及支护失效规律现场探测、监测分析基础上,采用数值计算方法,通过对FLAC3D中BEAM单元的修正处理实现了拱架支护体系的精细化模拟,讨论了支护强度等级(拱架形式)、地应力等级、围岩强度等级三个因素对巷道围岩变形量、塑性区范围、支护构件受力状态等的影响规律。在此基础上分析了高应力软岩巷道支护失效机制。对于高应力软岩巷道来说,锚网喷支护具有明显的局限性;具有一定刚度和强度的拱架是一种行之有效的围岩控制途径,是必要的。采用方形钢管约束混凝土拱架支护体系进行现场试验,新型高强拱架支护方式使得巷道围岩稳定性得到有效控制。