芭蕉河二级水电站引水隧洞溶岩裂隙处理施工技术

喷锚支护是喷砼支护和锚杆支护的统称,两者可分别单独使用,也可联合使用,必要时可加护铁丝(钢筋)网。水利工程中喷锚支护首先用于临时工程,较晚才用于永久工程。喷锚支护的工作原理:通过锚杆和喷砼的作用使衬砌体与围岩协同工作并增加围岩本身承载能力。这种支护要求围岩本身具有一定的承载能力,能够同衬砌体协同工作,本文从工程实际出发阐述了个别地质缺陷进行处理实施喷锚支护的缺陷处理技术。     

国内外锚杆钻孔安装机综述

1.关于喷锚支护锚杆支护是在地下洞室中用锚杆锚固在岩石内部,把围岩和基岩固结,加强围岩的整体性和坚固性而形成的支护体系。喷锚支护是锚杆、喷射混凝土和金属网单一或联合支护形式的统称。喷锚支护不是一种孤立的结构物,而是通过锚杆和喷射混凝土层对围岩产生综合的作用。其工作原理有:对要下坠的岩块有“悬吊梁”作用,使之锚固到深部坚固的岩石上;对层状围岩有“组合梁”作用,将层状岩体联结在一起,     

影响巷道的因素与不同的锚杆支护方法

影响巷道的因素主要有围岩强度、地应力、断面形状与尺寸，不同地质条件下锚杆支护的主要方法是松软围岩巷道锚注加固、复合顶煤巷锚带网加锚索联合支护、综合顺槽采用锚杆锚索联合支护、综放面未采锚网支护。     

矿井深部巷道高应力区域应用锚网喷注耦合支护

随着矿井开采水平的延伸,深部巷道高应力区域支护成为新的支护的难点。目前,由于压力大不能为锚杆支护提供可靠的着力基础,巷道的可锚性差。锚杆和注浆都是巷道等岩土工程支护的基本形式,利用锚杆兼做注浆管,在一次锚网喷支护的基础上,实现“锚注一体化”是解决这一难题的一项新途径。     

浅谈大倾角煤层综采工作面俯采工艺

通过对锚网喷＋锚索联合支护的力学分析,结合松散破碎围岩的破坏特征、松动圈理论,利用金属网和加强钢筋等辅助支护构件与锚喷支护相结合的联合式锚网喷＋锚索支护,代替其它支护形式,改善了井下巷道支护效果。对联合式锚网喷＋锚索支护机理进行了探讨,并将理论结合生产实际,介绍了联合式支护施工工艺,进行对锚网喷＋锚索联合支护对松散破碎围岩的试验研究,设计并确定支护工艺参数以探索该矿在软围岩条件下的支护改革。     

深井高应力煤巷锚网索梯次支护技术研究

针对车集煤矿2310工作面上、下顺槽的地质特征，分析深井高应力煤巷围岩的变形力学机制，结合现场地质条件，针对巷道围岩岩性结构变化提出了采用长短锚索、锚杆梯次支护的深井煤巷锚网索支护方案，并通过巷道位移观测论证了该方案下巷道围岩的稳定性。现场监测结果表明，巷道围岩变形稳定，支护状况良好，说明2310工作面上、下顺槽采用锚网索梯次支护参数选择合理，证明了方案的可行性。     

不稳定岩石中锚网索支护的应用

通过对锚网喷＋锚索联合支护的力学分析,结合松散破碎围岩的破坏特征、松动圈理论,,利用金属网和加强钢筋等辅助支护构件与锚喷支护相结合的联合式锚网喷＋锚索支护,代替其它支护形式,改善了井下巷道支护效果。对联合式锚网喷—瞄索支护机理进行了探讨,并将理论结合生产实际,介绍了联合式支护施工工艺,进行对锚网喷＋锚索联合支护对松散破碎围岩的试验研究,设计并确定支护工艺参数以探索该矿在软围岩条件下的支护改革。     

浅谈煤巷支护在矿井生产中的应用

矿井巷道支护主要有砌碹支护,锚杆支护,锚喷支护,锚网喷支护,锚索支护,金属拱形支架支护,料石支护。钢筋混凝土支护,当然还有各类支护之间的联合支护。煤巷支护在我矿大多采用锚杆、锚网、喷浆等形式。     

锚喷支护洞室的弹塑性边界元——有限元耦合计算法

本文阐述了具有喷层支护的地下洞室在围岩压力作用下弹塑性边界元和有限元耦合法的计算原理,导出了计算公式,并编制了相应的计算机程序,对具有喷层支护的地下洞室进行了稳定性分析,将喷层考虑为有限元区域,用边界元法对围岩进行塑性分析,通过围岩与喷层接触面上的谐调条件建立了统一的积分方程组,利用“近似中点刚度法”对理想弹塑性岩体进行了增量迭代计算,从而求出围岩和喷层中的应力和位移。     

锚索网喷碹联合支护在煤巷中的应用

本文介绍了新建矿11号层二区工作面上顺槽煤巷采用锚索锚网组合梁喷碹支护的一些作法,通过对围岩变形量的观测,证明在厚煤层中,只要选择合理的支护参数,无论从技术上,还是从经济上,采用锚索锚网组合梁喷碹支护都要强于架棚支护。     

锚固体系作用下隧道围岩力学响应的全过程解析

隧道锚固体系是围岩变形控制的重要手段,而对其作用机理的准确认识则是其科学设计的关键。为了探究隧道锚固体系作用下围岩响应的全过程演化规律,该文基于隧道开挖面空间效应,考虑隧道锚杆与锚索先后施作时围岩位移释放情况以及二者相对长度的影响效应,并根据锚固体系与围岩相互作用过程中锚固区与塑性区的空间位态关系,建立了锚固体系全过程演化机制的6种工况分析模型并分别进行了解析,得到了锚固体系作用下围岩变形、塑性区半径以及应力场的全过程解答。通过典型算例与数值模拟进行对比,验证了所提出模型的合理性和可靠性。进一步分析了锚固体系的变形控制效果及其影响因素,阐明了锚杆与锚索支护各自的任务和目标,明确了锚索的安全储备作用,对锚固体系的变形控制原理给出了全新的认识。研究成果为隧道锚固体系的定量化设计奠定了一定的理论基础,可为隧道围岩大变形控制提供思路。     

初支混凝土硬化特性与围岩流变耦合作用机制

喷射混凝土作为初期支护重要组成部分广泛应用于隧道工程。深埋软岩隧道开挖时，喷射混凝土硬化特性及围岩流变效应均于时间有关，使得围岩变形及结构受力错综复杂。基于此，该文建立了考虑喷射混凝土硬化特性与围岩流变效应的耦合解析模型，阐明了流变岩体隧道“支护-围岩”动态演化机制，分析了喷射混凝土设计参数、隧道工程参数及围岩流变特性等对“支护-围岩”动态作用的影响机制，并通过具体实例探讨了不同支护类型的时效支护特性。分析表明：喷射混凝土施作初期刚度较低，在围岩流变特性及开挖空间效应下围岩变形速率大，而喷射混凝土承担荷载较不考虑其硬化特性时要小，对于流变岩体隧道宜采用早强混凝土限制围岩早期变形；围岩流变荷载与喷射混凝土刚度均随时间逐渐增大，不考虑围岩流变效应会低估喷射混凝土对围岩变形控制效果及所承担荷载水平；型钢钢架+喷混支护体系刚度较大有利于限制围岩变形，格栅钢架+喷混支护刚度较小更利于围岩应力释放；隧道支护时机的选择应综合考虑围岩流变效应、支护类型、喷混硬化特性、隧道掘进速率的影响，进一步给出了不同支护类型的支护时机-掘进速度的极限关系曲线。研究成果可为类似隧道工程支护设计、施工提供理论依据。     

挤压隧道中围岩与内置高压缩性元件衬砌相互作用机制研究

内置高压缩性元件衬砌作为一种环向让压衬砌,能够通过高压缩性元件的压缩来适应大变形,达到让压的目的。针对挤压大变形隧道中围岩与该种让压衬砌相互作用的力学机制,采用改进的分数阶Burgers蠕变模型表征围岩的时效变形特征,推导了考虑掌子面效应和支护延迟作用下隧道位移及支护压力的解析解,并通过在Lyon-Torino Base隧道中的应用,验证了理论解答的正确性。进一步,基于理论解答,探讨了围岩分数阶阶数、支护时间、高压缩性元件的屈服应力对支护效果的影响。得到主要结论如下:随着围岩本构模型分数阶阶数的增加,围岩的变形能力越强,隧道位移和支护压力也呈现上升的趋势;衬砌的安装时间对支护效果具有重要影响。为保证围岩不产生失稳,支护结构应尽早地安装;另一方面,为确保支护压力处于衬砌结构的承载范围内,应该合理地确定高压缩性元件的长度和个数,以降低支护压力;高压缩性元件的屈服应力对隧道位移和支护压力的影响并不显著,但这不意味着可以盲目地确定高压缩性元件的屈服应力,需根据围岩性质和衬砌特性来确定其合理范围。在该范围内,既能够保证隧道稳定,也能充分发挥高压缩性元件的让压作用。     

隧道锚固系统的协同作用及设计方法

基于隧道围岩的复合结构特性,阐明了隧道锚固系统协同作用原理,建立了锚固体系协同作用力学模型,得到了锚固体系与围岩相互作用的全过程解答。隧道围岩由内部稳定性较差的浅层围岩和外侧承载能力较强的深层围岩复合而成,锚杆通过"组合梁"或"压缩拱"效应形成"围岩整体结构",锚索则将此结构悬吊至外侧稳定的深层围岩,其协同作用核心为调动深层围岩承载;基于锚杆参数敏感性分析,指出增大锚杆长度、预应力以及布置密度可显著减小围岩变形,而锚杆直径对围岩变形影响较小,计算表明锚杆长度以穿过浅层围岩伸入深层围岩第1组结构层为宜,合理的锚杆参数取值具有明显的匹配效应;锚固体系协同作用本质为变形协调和荷载的合理分配,锚杆、锚索支护参数相互匹配时能充分发挥组合构件效能,提高围岩稳定性;将围岩变形量和支护协同度作为评价指标,建立了锚固体系协同效果评价体系,并提出了基于锚固系统协同作用的隧道锚固参数确定方法,通过具体算例验证了该文的合理性和可靠性。该文研究成果对隧道锚固系统的协同作用给出了全面认识,可为隧道和地下工程中锚固体系的定量设计提供理论依据。     

Elastoplastic Analysis of Circular Tunnel in Saturated Ground Under Different Load Conditions

When a tunnel is excavated below the groundwater table, groundwater flows in through the excavated wall of the tunnel and seepage forces act on it. These forces significantly affect the ground reaction curve, which is defined as the relationship between the internal pressure and radial displacement of the tunnel wall. This study investigates analytical solutions for seepage forces acting on the lining of a circular tunnel under steady-state groundwater flow. Considering the tunnel’s construction or service period and boundary conditions, the direction of maximum principal stress changes, and the input stress of the Mohr-Coulomb criterion varies. The stress distribution and yield range of the surrounding soils and linings are studied. The first, second, and third critical inner pressures are defined and evaluated. The influence of the seepage field on the plastic radius, first critical pressure, and stress distribution of the tunnel is analyzed. It is shown that during the construction period, the seepage force promotes the expansion of the yield area, whereas during the service period, the opposite is the case. The first critical pressure increases nearly linearly with the distant water pressure. The radial stress distribution decreases clearly in comparison with that when the seepage force is not considered, and the reduction is more prominent when internal pressure increases. The tangential stress distribution increases clearly compared with that when the seepage force is not considered.     

Elasto-plastic analysis of a circular opening considering material dilatancy and elasto-plastic coupling effects

The deformation and fracture of a surrounding rock mass are important bases of underground engineering stability evaluation and bolting design. In this paper, an improved elastic-perfectly plastic-brittle model is employed to analyze the mechanical property weakening behavior of surrounding rock, including the elastic zone, plastic zone, and fracture zone. Examining a circular opening under hydrostatic pressure, material dilatancy, and elasto-plastic coupling were considered for an analytical study of stress and displacement of the surrounding rock. The influences of the supporting force, dilatancy, and elasto-plastic coupling were analyzed for a deep coal mine tunnel. It is shown that the supporting force cannot significantly change the state of the stress distribution, but it has an outstanding influence on the displacement of the surrounding rock. Dilatancy and elasto-plastic coupling can both cause a rapid increase of fractured zone deformation of the surrounding rock. Additionally, the majority of deformation within the surrounding rock was derived from expansion-related deformation of the fractured zone in a residual-strength state.     

汶川地震中隧道结构的震害分析

汶川地震中,地下结构特别是隧道这一长线型结构震害严重.参照汶川地震中两条严重受损隧道的地形地貌、地质构造、围岩特征、断面及支护参数等相关资料,利用隧道结构的地震破坏机理,对其破坏形态进行理论分析,研究破坏产生的原因.研究发现除了震中距、地震波入射方向、隧道结构形式、基岩交界面、施工情况等因素外,特殊地段没有采取特殊的支...     

汶川地震中隧道结构的震害分析

汶川地震中,地下结构特别是隧道这一长线型结构震害严重。参照汶川地震中两条严重受损隧道的地形地貌、地质构造、围岩特征、断面及支护参数等相关资料,利用隧道结构的地震破坏机理,对其破坏形态进行理论分析,研究破坏产生的原因。研究发现除了震中距、地震波入射方向、隧道结构形式、基岩交界面、施工情况等因素外,特殊地段没有采取特殊的支护或加固措施,是造成隧道破坏的关键,尤其是当隧道遇到断层破碎带、不稳定边坡、高地应力区等不良地质环境时,地震对隧道的惯性力破坏及地基失效破坏作用巨大。因此,进行抗震设计时应采取具有针对性的支护设计方案,防止由于局部破坏,影响整条隧道的正常使用。     

弹脆塑性围岩应力和位移的广义SMP准则解

该文基于广义空间准滑动面SMP(Spatial Mobilized Plane)强度准则,对圆形隧洞围岩的应力和位移,得到了可考虑中间主应力和材料脆性软化影响旳弹塑性解和弹-脆-塑性解,给出了隧洞围岩的应力、位移、临界支护力与塑性区半径的表达式。通过将该文的弹塑性解与经典的圆形隧洞弹塑性解(卡斯特纳解)进行对比,验证了建立的公式的正确性,同时通过与基于Mohr-Coulomb强度准则的弹-脆-塑性解析解进行对比:论证了中间主应力和材料脆性软化对围岩稳定性的影响显著,考虑中间主应力的影响可以发挥围岩的强度潜能,能使围岩的强度和变形规律更接近工程实际,所得成果有重要参考价值。     

任意轴对称荷载作用下的圆杆分析

锚杆与周围介质相互作用问题涉及圆杆在轴对称荷载作用下的应力应变分析，本文提出一种付里叶方法来分析圆杆在任意轴对称荷载作用下的位移场和应力场，而且考虑了付里叶级数中任意两项的耦合。为了验证这一方法的正确性，本文还导出圆杆在均匀轴对称荷载作用下的理论解。分析成果表明所提方法对于任意轴对称荷载作用下的圆杆问题具有相当好的精度，分析时必须考虑付里叶级数中任意两项的耦合作用。