轻型格栅支护与围岩共同作用的力学性能试验研究

本文采用在实验室条件下、小比例格栅支护模型，对轻型格栅支护作为一种施作及时，与围岩紧密相贴的柔性支护的作用机理进行了截面为三弦杆、四弦杆单独作用、与喷砼共同作用、有无仰拱，毛洞、素喷砼等不同试验组合的对比研究。从围岩与支护共同作用出发，在多榀格栅联合支护下，通过量测格栅弦杆上的应变、洞室的位移、支护结构与围岩间的接触应力，探索格栅支护的力学性能及破坏机理，对格栅支护的作用效果及力学性能做出客观的综合评价。     

过古溶洞段巷道支护技术

盐井一矿-150m水平运输巷北碛头断层处有一古溶洞，顶板破坏严重，维护极其困难，对掘进安全及巷道工程质量产生严重影响。针对井下实际情况，根据围岩支护结构的作用机理，借鉴国内外相关的支护经验，采用钢格栅拱架＋超前管棚联合锚网喷混凝土支护。该方案在现场实施后，有效控制了巷道围岩变形，保证了巷道的正常使用。     

北京地铁西单车站工程施工

北京地铁西单车站是我国首次在繁华闹市区主干道下修建的大跨度地铁工程。本文介绍该工程概况及五大新技术新工艺(超浅埋暗挖“双眼镜法”、大管棚超前支护技术、小导管注浆技术、格栅网喷砼施工技术和围岩监控量测信息反馈技术)在该工程中的综合运用。     

用国产砼泵实现砼湿式喷锚

在隧道，引水洞，地下通道等地下工程的软围岩和软基础地质条件下施工时，需要使用砼喷射机喷射大量的砼，以进行初期支护，称为砼喷锚，本介绍的砼喷射器是一种简易的砼喷射装置，利用国产的砼泵和空压机，即可实现砼的湿式喷锚。     

格栅与网喷砼支护体系在隧道施工中的应用

介绍了钢架和网喷联合支护体系及其在应用中的各项参数,工艺流程、格栅架设及技术要求等,对钢架的分类、受力特性及结构形式、钢筋网、喷射混凝土分别作了阐述,并提出了榭栅与网喷砼联合支护体系在工程应用中应注意的几个问题及几点施工体会。     

高强钢筋格栅在Ⅴ级围岩隧道中的支护效果研究

与普通钢筋相比,热处理高强钢筋具有强度高、延性好、强屈比高等力学性能优势,然而在铁路软岩隧道中能否用高强钢筋格栅来代替型钢拱架尚需要进一步研究。该文依托成兰铁路柿子园隧道,选取条件基本相同的60m典型Ⅴ级围岩段为试验段,对高强钢筋格栅和型钢钢架支护时的围岩与初支接触压力、拱架应力及洞周位移进行实测对比分析,分析了高强钢筋格栅在软岩隧道中的支护效果。研究表明:(1)φ22mm高强钢筋格栅支护抗弯刚度较小,呈现出柔性支护特点;(2)高强钢筋格栅与混凝土结合性能好,二者协同工作效果好,能够更好的控制支护内力,围岩压力与隧道变形;(3)高强钢筋格栅强度等级高,能提供更高的支护强度安全储备。高强钢筋格栅在软岩隧道中展现出很好的适用性。     

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。     

基于围岩-支护特征理论的高地应力软岩隧道初期支护选型研究

结合正在修建的兰新铁路第二双线LXS-7标的极高地应力大梁隧道,开展型钢钢架与格栅钢架支护机理研究。在综合考虑喷射混凝土时间硬化效应对初期支护强度的影响基础上,基于围岩-支护特征理论综合分析型钢钢架及格栅钢架的支护机理及其适应性,探索高地应力软岩隧道工程中不同刚度支护的力学响应过程,绘制高地应力软岩隧道几种可能的围岩-支护特征曲线,为高地应力软岩隧道合理支护形式的确定提供理论依据,并提出适合于围岩大变形的合理支护形式,以及控制高地应力软岩隧道大变形的合理措施。     

隧洞支护效应的探讨

基于弹性理论,对隧洞开挖后和进行喷锚支护后的应力和塑性变形进行分析。运用FLAC 3D模拟了隧道开挖与支护过程中的力学行为,得到隧道在无支护和喷锚支护作用下围岩的塑性及应力变形情况。结果表明,在喷锚支护中,对锚杆施加预应力,其值为当隧道塑性区消失时所需支护力的大小。这种支护提高了围岩的自承能力,使围岩塑性区的扩展在隧道开挖不久就得到有效抑制,能有制止隧道围岩的进一步破坏。     

隧道围岩-喷射混凝土界面应力解析

根据喷射混凝土支护隧道围岩的界面力学特点,考虑喷层与围岩结合界面受力和变形协调关系,并结合围岩承载拱效应,建立了围岩喷层结构的复合曲梁共同承载模型,然后通过各微单元静力平衡推导复合曲梁的径向位移的控制微分方程,得到任意分布荷载作用下喷层与围岩界面应力以及喷层与围岩各自内力的解析式,可迅速获取喷层与围岩结合界面的力学状况,进而判断围岩稳定性与预测安全性,为隧道施工决策提供技术支撑。最后经隧道台阶法开挖的算例研究表明,喷层支护通过其与围岩的结合界面上传递应力使围岩内部形成压应力带,有利于围岩的稳定。     

高地应力软岩隧道中型钢与格栅支护适应性现场对比试验研究

结合正在修建的兰新铁路第二双线LXS-7标存在极高地应力的大梁隧道,系统开展型钢钢架与格栅钢架在高地应力软岩隧道支护中适应性的现场对比试验研究。现场设置型钢钢架支护段与格栅钢架支护段各20 m,通过现场试验及三维数值仿真模拟,对施工过程中的围岩位移、初支钢架应力、围岩-初期支护接触压力进行对比分析,结果表明：(1)在高地应力软岩隧道支护中,型钢钢架对沉降及水平位移的约束作用较强,但支护后期变形呈现台阶式增长趋势,支护设立2个月后仍无明显收敛趋势。相应地,支护结构承受了较大的围岩压力,试验断面围岩-初期支护接触压力最大值为336 kPa,钢架应力较大;二衬施作后围岩变形仍在增加,对二衬结构会有一定影响。(2)格栅钢架属于柔性支护,初期支护设立一周后拱顶累计变形达350 mm,可较好地释放高地应力区围岩应力与变形,但支护内力及变形急剧增加无法收敛。(3)为更好地控制围岩变形,在格栅支护设立一周后增设工字钢套拱作为后期刚性支护,围岩变形曲线呈现明显收敛趋势,洞室变形稳定至446 mm。断面围岩-初期支护接触压力实测最大值为190 kPa,有效地控制支护的变形与格栅应力。(4)试验表明,现场采用“先柔后刚”的支护原则,即先架立格栅后加设套拱对高地应力软岩隧道进行支护,可有效控制软岩大变形及支护内力,结构合理。经济性分析也表明,此支护形式具有较好的经济性,是一种可适用于高地应力软岩隧道的支护结构。     

南水北调应急供水北京第六标段支护施工技术

结合工程概况及地质情况，从开挖面围岩处理、材料选定、喷射机具、钢格栅及钢筋网片的安装、初喷混凝土、复喷混凝土等方面对初期支护的施工方法进行了详细的阐述，以确保西四环大动脉的畅通。     

软弱破碎围岩隧道锚喷钢架联合支护的复合拱理论及应用研究

初期支护以锚杆、喷层、钢筋网与钢拱架联合支护的方式在软弱围岩和不良地质的隧道建设中已经得到广泛运用,但目前对于这种联合支护的力学承载机制缺乏深入研究,特别是对于联合支护的承载能力及与围岩相互作用没有量化的解析式。根据围岩与支护相互作用特点,运用组合拱理论,针对隧道围岩中锚喷网和钢架联合支护的特点,建立由以系统锚杆为支护外拱和喷层与钢架的支护内层拱所共同构成的复合拱的力学模型;根据隧道围岩的弹塑性理论、衬砌的支护结构理论以及全长锚杆的锚固界面层模型,推求联合支护结构的承载力与围岩变形的相关解析式;并结合云南省麻昭高速公路打堡寨2#隧道,利用现场监测位移求解了内、外层拱各自承载能力,经由计算结果表明,以钢架和喷层组成的内层支护拱在软弱破碎围岩中起主要承载作用。     

钢塑格栅在锚网支护工程中的作用机理及其工程应用

针对钢塑格栅锚网支护技术的可行性,通过理论分析、现场工程试验和数值模拟的综合研究方法,深入全面地对钢塑格栅锚网支护技术的作用机理以及在工程中的应用进行了研究,研究结果表明:(1)通过研究钢塑格栅锚网支护机理,阐述了钢塑格栅锚网支护的必要性,解释了钢塑格栅在调整岩土体应力和协调岩土体变形方面发挥的作用,同时提出了钢塑格栅锚网支护“让压”原理;(2)通过对锚网支护方式的研究,揭示不同支护条件下对数值模拟结果的影响,得出了无支护和钢塑格栅锚网支护时产生的深基坑变形量;(3)通过数值模拟与现场监测数据对比,验证了数值模拟结果,证明了在锚网支护工程中钢塑格栅作为支护材料的可行性。     

地下工程中喷层支护机理研究进展

喷射混凝土在岩土和采矿工程中的隧道、巷道及洞室支护中已经有很长时间的应用,它一般与锚杆一起使用,作为主动支护技术取得了突出的支护效果。对于喷层,其支护机理在不同的地质和工作条件下不尽相同,传统的支护理论将喷层作为一种受力承载结构,并强调喷层厚度的重要性。随着科技的进步,新型喷涂材料的出现,一些潜藏的支护作用逐渐凸显出来,例如喷层与岩面的粘结强度,渗入裂隙部分等。本文在总结喷层传统支护机理的基础上,结合新喷层材料的特殊性能,将其支护机理重新归纳总结为承载壳作用,胶结作用,及楔子作用。根据喷层材料及支护作用的不同,对喷层材料的性能测定要求也不一样。     

用全封闭格栅钢架控制膨胀性软岩巷道变形破坏的研究与实践EI北大核心CSCD

膨胀软岩巷道围岩黏土矿物含量高、自身强度低、亲水膨胀性强,在复杂地应力和水理作用下极易发生变形失稳。结合小屯矿轨道大巷支护变更工程实践,通过地质调查、现场观测及室内试验等手段分析发现:巷道渗水量大,围岩节理裂隙发育、孔隙率高,膨胀性黏土含量高,水化作用后耐崩解性差都加剧了围岩的变形失稳。针对性地提出以格栅钢架为主体结构的"全封闭格栅钢架+挂网+锚杆+喷射/浇筑混凝土"联合支护体系,通过数值模拟,揭示了全封闭支护设计的整体性优势,并对支护方案的格栅钢架间距和锚杆长度进行优化,制定出适用现场工况的钢架规格参数及其施工工艺流程。同时辅以集水坑降低底板水位,最终以全封闭格栅钢架为主体结构的联合支护体系有效地控制了巷道围岩变形,在小屯煤矿膨胀软岩巷道取得了成功应用。     

用全封闭格栅钢架控制膨胀性软岩巷道变形破坏的研究与实践

膨胀软岩巷道围岩黏土矿物含量高、自身强度低、亲水膨胀性强,在复杂地应力和水理作用下极易发生变形失稳。结合小屯矿轨道大巷支护变更工程实践,通过地质调查、现场观测及室内试验等手段分析发现:巷道渗水量大,围岩节理裂隙发育、孔隙率高,膨胀性黏土含量高,水化作用后耐崩解性差都加剧了围岩的变形失稳。针对性地提出以格栅钢架为主体结构的"全封闭格栅钢架+挂网+锚杆+喷射/浇筑混凝土"联合支护体系,通过数值模拟,揭示了全封闭支护设计的整体性优势,并对支护方案的格栅钢架间距和锚杆长度进行优化,制定出适用现场工况的钢架规格参数及其施工工艺流程。同时辅以集水坑降低底板水位,最终以全封闭格栅钢架为主体结构的联合支护体系有效地控制了巷道围岩变形,在小屯煤矿膨胀软岩巷道取得了成功应用。     

膨胀性黄土隧道钢拱架–格栅联合支护力学特性研究

为了研究膨胀性黄土隧道围岩与支护结构作用机制,解决膨胀力作用下的隧道支护难题,利用弹性薄壳理论建立了联合支护的力学分析模型,引入等效截面法和膨胀力参数得到了改进的围岩–支护特征曲线。基于上述模型和方法,对该黄土隧道初期支护的力学特性进行分析,提出适用于膨胀性黄土隧道的"格栅拱架+钢拱架+喷射混凝土"联合支护方式。结果表明:所建立的模型和方法对膨胀围岩条件下初期支护的力学特性分析具有较好的适用性,从理论角度解释该隧道原始初期支护发生破坏的原因;与"钢拱架+喷射混凝土"和"格栅+喷射混凝土"支护方式相比,提出的联合支护方式在膨胀性黄土隧道中更具优势,充分发挥了不同材料的承载特性,保证了隧道的稳定性。     

聚丙烯纤维混凝土力学性能试验研究

混凝土中掺入聚丙烯纤维可以提高混凝土的延性,有利于混凝土支护结构和围岩共同作用。将湿喷工艺和纤维混凝土应用于隧道支护结构可以提高支护结构的施工质量和围岩的自承载能力,将湿喷纤维混凝土结构应用于金华山软弱围岩铁路隧道初期支护。详细介绍了金华山隧道纤维混凝土支护结构的设计,材料的选用,该隧道支护结构用纤维网混凝土配合比设计过程。     

高海拔地区软岩隧道施工技术

从隧道围岩的岩体成分、地下水发育情况等方面入手,分析了软岩隧道初期支护变形大的成因,提出采用网构钢架支护体系,并根据老折山隧道试验段的成功经验,认为格栅支护为柔性支护体系易与围岩共同形成承载体,可有效控制围岩变形。