钢管混凝土支护模型试验研究

钢管混凝土结构由于其优越的力学性能而在地面工程中得到广泛的应用。要将钢管混凝土制成支架用于地下工程支护中．就必须对钢管混凝土支架的力学性能进行研究。而根据相似准则进行模拟试验．是解决缺少大型试验设备难题的一种有效途径。     

钢管混凝土支架在深井巷道中的支护实验研究

为解决华丰煤矿-1100m水平风井联络巷变形持续时间长、变形量大、难支护的问题,结合巷道围岩地质条件和巷道变形破坏特征,设计了以钢管混凝土支架为主的复合支护方案:支架断面为圆形,支架主体钢管采用219mm×8mm无缝钢管,充填C40混凝土,辅助锚网喷和围岩注浆加固。而后,利用FLAC3D对支护效果进行模拟分析,结果表明:巷道支护稳定后顶底板最大移近量为90mm,两帮移近量为80mm,围岩变形得到有效控制。最后,将复合支护技术成功应用于工程现场,充分证明基于钢管混凝土支架的复合支护能够有效控制巷道围岩变形,保证巷道的长期稳定。     

杨庄矿软岩巷道锚杆与钢管混凝土支架联合支护技术研究

杨庄矿Ⅲ水平南大巷软岩巷道围岩强度低,黏土矿物含量高,吸水泥化现象严重,巷道围岩变形量大,锚杆失效较为普遍。结合南大巷软岩巷道围岩变形特点,设计了锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案。巷道断面采用马蹄形,锚杆为Φ20 mm×L1800 mm的左旋螺纹钢锚杆,钢管混凝土支架主体钢管选用Φ194 mm×L8 mm无缝钢管,灌注C40核心混凝土。结合理论计算可知,设计支护方案的极限承载能力大于南大巷围岩荷载,能够维持巷道围岩的稳定。通过数值分析和现场监测分析可知,巷道围岩变形较小,锚杆和钢管混凝土支架支护作用力均小于其极限荷载,支护结构稳定,所以锚杆与钢管混凝土支架联合支护方案满足了Ⅲ水平南大巷软岩巷道支护的要求。     

钢管混凝土支架的研究和实验室试验

钢管混凝土支架是一种承载力高，造价低廉，规格多样，可适合各种地质条件的新型支架。简述了钢管混凝土的工作原理，介绍了钢管混凝土支架的实验室试验情况。     

动压巷道钢管混凝土支架支护技术应用研究

针对清水煤矿动压巷道变形破坏严重的问题,在动压巷道南二06工作面材料上山巷道进行了钢管混凝土支架支护实验,采用准219×8型弧墙半圆拱钢管混凝土支架,经理论计算该支架承载能力为2113.02kN,可提供支护反力1.15MPa。现场施工后进行了为期60d的巷道顶底板移近量监测,两帮最大移近量约为4cm,顶底板最大移近量约为5cm,巷道稳定。     

高应力巷道钢管混凝土支架支护技术研究

针对煤炭资源深部开采中面临的高应力巷道围岩控制难题,在鹤壁三矿三水平变电所泵房硐室和带式输送机巷返修中进行了钢管混凝土支架支护实验。将巷道原支护结构拆除掉,将巷道扩大至原断面,并进行锚网喷初次支护,然后进行钢管混凝土支架支护,并在两帮和顶部预留围岩变形空间,便于围岩释放压力。     

钢管混凝土支架在金川矿山深部巷道支护中的研究与应用

随着金川矿山开采深度的增加及开采范围的进一步扩大,其复杂的工程地质条件、高地应力、采动等不利因素的影响越来突出,现有的喷锚网支护、U型钢拱架支护、钢筋砼及注浆支护也在不断地优化组合,"先柔后钢,先让后抗"的支护原则再做进一步的探讨。巷道支护难度大;维护成本高;返修率和返修费用居高不下,严重影响着施工进度。本文主要叙述了深部围岩条件下钢管混凝土梁支护技术措施,对相关支护参数分析探讨,提出了钢管混凝土梁在确保深部巷道支护中的积极作用,以满足矿山深部巷道的开拓支护需求。     

抗弯强化型钢管混凝土支架支护技术研究

千米深井巷道支护中钢管混凝土支架的各种破坏形式中,拱结构的压弯破坏是主要破坏形式。为解决钢管混凝土支架压弯破坏问题,采用理论分析和室内试验研究抗弯强化的作用机理。理论分析证明,增加强化圆钢直径可有效提高钢管混凝土结构的抗压刚度和抗弯刚度。室内试验表明,抗弯强化措施使中性层向圆钢侧移动,增大压应力分布面积,充分发挥出约束混凝土抗压性能和高强圆钢抗拉性能,提高复合结构整体承载力。抗弯强化型钢管混凝土支架在现场的应用也证明了支架能够有效支撑来自围岩的载荷,支架整体变形量较小,巷道支护稳定。     

钢管混凝土支架在煤矿深部支护中的应用

益新煤矿采深距地表800 m,随着开采深度不断加深,深部巷道支护已成为困扰益新煤矿生产的一大难题。钢管混凝土支架具有优良的承压与抗变形能力,其支护能力是相同单位重量U形钢支架的3倍以上。三水平南一石门-250m轨道石门经过多次复修均不能稳定,采用钢管混凝土支架后,取得了良好的支护效果,巷道稳定,满足了生产需求。     

钢管混凝土支架在华丰煤矿深井支护中的应用

华丰煤矿的采深已接近1 km,随着开采深度不断加深,深井支护问题已成为困扰华丰煤矿生产的一大难题。钢管混凝土支架具有优良的承压与抗变形能力,其支护能力是相同单位重量U形钢支架的2倍以上。-1 km水平大巷经过多次复修均不能稳定,采用钢管混凝土支架后取得了良好的支护效果,巷道稳定,满足了生产需求。     

钢管混凝土支架构件—圆弧拱破坏机理研究

以钢管混凝土支架支护深井软岩巷道为背景,对钢管混凝土支架组成构件中的四分之一圆弧拱进行六分点等值加载,以研究试验试件的矢跨比和钢纤维体积掺量对试件力学性能的影响。实验表明,钢管混凝土圆弧拱试件拱底处主要受压弯剪应力影响,最先发生局部破坏;拱顶处主要受压应力影响,拱底和拱顶均为试件最薄弱截面。矢跨比越大,能够承受的荷载和刚度越大。1%~1.5%钢纤维体积掺量的试件的柔性增强,极限荷载与无钢纤维试件差别不大。继续增加钢纤维掺量,试件刚度增加,但试件极限荷载降低,钢纤维体积掺量在1%~1.5%较为合适。再通过数值模拟进一步研究试件危险截面的受力形式和试件的截面尺寸、矢跨比、壁厚对承载力的影响。与此同时,结合试验分析和数值模拟结果,从试件截面强度、局部失稳、整体失稳三方面进行理论分析,给出钢管混凝土圆弧拱局部失稳的原因和承载力的计算公式。最后,结合实际工程情况,提出钢管混凝土设计方案。     

极软岩返修巷道钢管混凝土支架支护方案研究

为解决北皂煤矿海域煤系地层极软岩巷道变形速度快、变形量大、难以控制的支护难题,现场实测了原始地应力,实验室测试了岩石力学参数与水理性质。根据测试结果和围岩变形特点,设计了基于钢管混凝土支架的复合支护方案:支架断面设计为圆形,主体钢管选用194mm×8mm的20#无缝钢管,内填C40混凝土,辅以金属网和400mm厚混凝土碹体支护。最后,对支架受力情况和巷道变形进行监测,结果表明基于钢管混凝土支架的复合支护结构能够有效控制巷道收敛变形,保证巷道的长期稳定。     

极软岩巷道交岔点钢管混凝土支架结构设计与应用

为解决极软岩巷道交岔点支护问题,结合钢管混凝土支架和极软岩巷道围岩的力学特性,分析了钢管混凝土支架控制极软岩巷道变形的机理。对查干淖尔一号井井底车场中3个极软岩巷道交岔点支护问题采用了工程类比法进行分析,结果认为:若能充分发挥钢管混凝土的结构优势,采用"194 mm×10 mm钢管混凝土支架+钢筋网+400 mm厚混凝土喷层"的支护方案可有效控制3个极软岩巷道交岔点的围岩变形。因此,设计了适用于极软岩巷道交岔点的钢管混凝土支架结构形式:极软岩巷道交叉点钢管混凝土支架,采用由支撑架和"C"形异形支架组成的组合结构。提出了查干淖尔煤矿井底车场3个交岔点的支护方案,并进行现场支护试验。现场支护试验证明:巷道交岔点支护2 a后,收敛量小于100 mm,巷道稳定性良好。     

钢管混凝土圆形支架压弯力学性能

通过试验对均布加载条件下矢跨比为0.26的钢管混凝土圆形支架拱顶弧段和左右帮段变形进行了监测,并结合ABAQUS对钢管混凝土抗弯过程进行全过程仿真三维数值模拟分析。同时通过内嵌一种无厚度黏聚力粘结单元的混凝土损伤模型,从微观方面更为准确地展示了钢管混凝土短柱,以及核心混凝土试件受压破坏过程中产生的裂纹扩展和剥落程度。结果表明:随着支架顶弧段和两帮段均压让压层厚度的增加,钢管混凝土圆形支架的承载能力逐渐增大,进而减弱了支架四段圆弧拱整体的轴力,降低了钢管与内部核心混凝土的变形、破坏速度。同时核心混凝土试件在受压过程中产生裂缝,继续施加荷载,由于裂缝的存在导致核心混凝土体积膨胀,从而使钢管混凝土短柱压缩鼓包。研究成果可为了解钢管混凝土力学性能和支架模拟让压空间的工况提供参考。     

高应力巷道锚穿钢管混凝土支护技术研究

为了解决山西某矿二水平辅助运输大巷大规模、反复变形破坏的技术难题,通过钻孔摄像得到了围岩破裂发育特征,并在此基础上使用特制测力锚杆对围岩内部位移及锚杆受力进行了测量。研究表明:锚杆在裂隙附近受到拉、压、剪综合作用发生弯曲变形破坏;在高水平地应力作用下围岩发生剪切破坏,破裂块体之间的相对滑移是大巷发生强烈持续变形的根本原因。据此提出了锚穿钢管混凝土支护结构,该结构具有高预紧力、高锚固力、高抗剪强度的优点,可有效发挥阻剪抗滑的作用。最终制定了锚穿钢管混凝土与钢筋混凝土砌碹联合支护方案,并进行了工业性试验。经过位移观测,试验段巷道最大变形量仅有50~82 mm,从根本上解决了该矿二水平辅助运输大巷长期、反复、大规模变形的问题。     

桩锚支护结构桩身钢筋应力现场试验研究

通过对某深基坑桩锚式支护结构进行现场试验,研究分析了深基坑开挖过程中桩身钢筋应力的分布和变化规律.在开挖过程中,桩身内力随开挖深度的增大而增加,桩身钢筋应力与基坑的暴露时间,桩体位移及预应力锚杆的施加有很大关系.     

井壁曲钢管混凝土短柱承载力试验

对曲钢管混凝土柱与直钢管混凝土短柱应力一应变关系进行了分析,对钢管混凝土构件承载力计算公式进行了试验验证,试验得到的荷载一变形曲线与典型的荷载一变形曲线相吻合;并用钢管混凝土承载力公式对曲钢管混凝土短柱进行了承载力计算,发现其结果是偏于安全的.     

方钢管混凝土拱架套管节点压弯试验研究

为掌握钢管混凝土拱架套管节点压弯力学特性,考虑核心混凝土强度等级、套管长度、套管壁厚、套管间隙4个影响因素,设计了正交试验方案。采用ABAQUS开展了数值试验,并通过室内试验进行了验证;分析了套管节点偏压作用下的运动及受力变形模式;得到了套管试件的Mu-Nu曲线,拟合了试件的压弯承载力表达式;对极限承载力的正交分析发现,核心混凝土强度、套管长度分别是影响试件轴压承载力和抗弯承载力的主要因素,其他因素的影响很小;套管节点的存在使试件的轴压承载力降低30%左右,也使试件的抗压弯综合能力降低,且套管越短,降低越明显。     

冷轧无缝钢管拉伸试验及其断口位置

冷轧无缝钢管因具有尺寸精度高、表面光洁度好、直线度好等特点,广泛应用于精密机械结构、液压设备、岩土锚固等领域。拉伸试验是测试无缝钢管力学性能和材料特性的重要手段之一。但是在进行无缝钢管的拉伸试验时常常因为断口的位置太靠近钳口,而不能准确得出钢管的断后延伸率,增加了试验人员的判定难度和工作量。研究发现:在进行冷轧无缝钢管拉伸试验时样杆断裂的位置和两端插入的塞头长度有很大关系;总体而言,随着钢管两端塞头长度的增加,试样断在中间区域的概率不断提高,但是塞头的长度也并不是越长越好,塞头过长不仅会使取塞变得困难,还会影响样杆标段区的延伸。为了保证冷轧无缝钢管拉伸数据的准确性,塞头的长度超出钳口长度20 mm最好。