松软破碎硐室群围岩应力分布及综合加固技术

采用现场试验与测试、理论分析、数值模拟相结合的研究方法,开展了山西潞安屯留矿井底车场松软破碎硐室群围岩应力分布与综合加固技术研究。硐室群围岩属于中等地应力场下的松散破碎节理化软岩;围岩应力分布特征表现为：在硐室交叉处和拐角处,出现应力集中与二次叠加,应力峰值达到原岩应力的2～3倍;高压注浆后进行高预应力、强力锚杆与锚索支护是松散破碎围岩有效的综合加固方式。高压注浆可充填和黏结裂纹,提高节理化岩体的完整性与强度,并可提高锚杆与锚索锚固力,有利于支护阻力的传递与扩散。高预应力、强力锚杆与锚索能在围岩内形成拱形的压应力加固区域。井下试验表明：综合加固技术有效控制了松软破碎硐室群围岩变形,保持了其长期稳定。     

基于数据挖掘的地下硐室围岩稳定性判别

 地下硐室围岩的稳定性评价是个极其复杂、知识匮乏的问题。首次将数据挖掘方法应用到地下硐室围岩稳定性判别知识的自学习中。鉴于现有数据挖掘方法未能考虑负属性的挖掘, 提出了可以考虑负属性的一种新的数据挖掘方法, 它从硐室围岩稳定性的实例数据中挖掘出知识, 并将得到的知识输入专家系统, 进行不确定性推理, 对地下硐室围岩的稳定性进行合理的判别。     

块体理论在荒沟抽水蓄能电站地下厂房系统硐室群围岩稳定性分析中的应用

荒沟水电站地下硐室群开挖区围岩裂隙较发育,因此确定硐室群开挖面上可能产生的块体及其稳定性对工程施工意义重大。综合考虑荒沟水电站地下硐室群地质条件及其裂隙较多的特点,采用适合于裂隙岩体稳定性分析的块体理论,对其围岩稳定性进行分析。由于需考虑的裂隙多而导致计算量较大,因此分析方法采用可实现程序化的矢量分析法,依据其原理并结合地下硐室三维坐标体系,应用大型数值软件MATLAB编制计算程序。该程序通过输入结构面产状、测点坐标等工程数据,依次分析各关键块体,得到其顶点坐标、体积、稳定系数等相关信息,再利用CAD展示关键块体在三维空间中的位置和几何形态,从而为地下硐室群的开挖施工提供指导。     

某地下硐室超挖区围岩稳定性评价

四川南部某地下硐室在开挖过程中,形成较大面积的超挖,在现场调查、资料收集的基础上,利用不同方法对边墙、拱顶等不同部位的围岩岩体质量进行了划分,并根据划分结果,对危岩稳定性进行了综合评价。     

大型硐室围岩监测方法及其在某水电站边坡硐室的成功应用

就某水电站边坡大型硐室群开挖监测问题提出了一种适合于大型硐室开挖过程监测的合理方法,并具体合格了这一方法的特点以及用此方法在该电站硐室群开挖监测过程中八次成功预报冒顶、塌方的成果。     

复杂地质体中地下硐室的施工优化与稳定性评价

 以金川公司龙首矿卷扬机硐室为例, 论述复杂工程地质环境中地下硐室施工优化与稳定性评价的方法与步骤, 通过围岩工程地质研究, 建立工程地质模型, 为硐室优化模拟输入真实的地质力学参数, 模拟优化硐室的施工,并结合工程变形监测, 分析评价复杂地质环境中地下硐室的稳定性。     

层状碎裂围岩特大断面换装硐室施工性态及稳定性分析

随着煤炭资源的大规模开发,大型设备进入煤矿井下,修筑特大断面硐室已必不可少,随之而来的深部层状碎裂煤岩体所具有的特殊工程地质问题更加突出。棋盘井煤矿井底特大断面换装硐室(跨度9.9 m、高9.45 m)处于硐室密集区的层状碎裂围岩中,可供类比工程很少,施工难度很大。针对其围岩特点,采用三维小模型分析施工顺序、高边墙破坏规律和支护单元的功效,用三维大模型真实再现施工过程,反映围岩空间动态变化情况;优选出最优施工方案及块段施工合理错距;理论分析得出高边墙围岩潜在破坏机制不尽相同,水平应力释放是高边墙产生片帮、剥落的主要原因,并提出承载墙的概念。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

高应力硐室围岩三轴蠕变及声发射特征研究

针对高应力岩体工程开挖后硐壁附近围岩长期变形问题,利用MTS815 Flex Text GT岩石力学试验系统和PCI–Ⅱ声发射三维监测系统,针对高应力硐室围岩,开展大理岩试件三轴蠕变试验及声发射实时监测,探讨硐室开挖后围岩在较小侧向压力下的蠕变力学特性和声发射特征。结果表明：大理岩的多级蠕变全过程应力–应变曲线具有5个阶段,岩样具有脆性破坏特征,横向变形较轴向变形具有更显著的蠕变特征;声发射特征表现出明显的应力响应和时效特征,且与典型蠕变3个阶段相匹配,在减速和稳态蠕变阶段,声发射振铃计数率和能量率呈线性增长趋势,加速阶段声发射振铃计数率和能量率呈现指数型增长,且声发射变化对应的时间点提前于应变加速点,可作为大理岩蠕变破坏的前兆特征;基于AF和RA值表征的大理岩内部微裂纹发展特征,大理岩蠕变破坏是张拉破坏和剪切破坏共同作用的结果。     

深部矿井大硐室围岩变形特性实测与分析

结合望峰岗煤矿-960m水泵房现场实测数据,分析了地下硐室的实际受力情况、围岩的变形特征和支护结构的工作压力及变化规律等,对掌握煤矿深部大硐室围岩力学特性、支护设计方案和施工具有一定的参考作用。     

深部巷道块系围岩分析模型及稳定性探讨

深部岩体具有典型的不均匀、不连续的自应力块系等级构造结构。由于浅部巷道围岩应力场分析是基于连续介质力学理论,没有考虑岩体的块体特性,因而无法应用于深部巷道块系围岩的应力场分析。考虑到深部巷道块系围岩破坏类型主要表现为峰后岩块沿软弱接触面的剪切滑移破坏,通过建立深部巷道的平面应变块系围岩模型,得到了轴对称条件下岩块相互作用的解析解;分别假设岩块之间的接触满足刚塑性和Mohr-Coulomb屈服条件,推导得出上述两种屈服条件下的块系围岩模型和连续介质模型的围岩支护力的计算公式。对比分析表明:围岩块体构造特性对深部巷道施工和承载力设计计算有重要的影响;通过假设块体间剪应力与剪切滑移满足分段线性关系,得到了块系围岩径向位移,剪应力和剪切滑移量的解析表达式,引入无量纲化的深部巷道块系围岩稳定性参数λ,并得出当λ<1时块系围岩是稳定的,当λ>1时块系围岩是不稳定的。     

深埋超大跨度地下洞室围岩稳定性研究

在深埋超大跨度地下洞室的开挖过程中,若支护方式和开挖方法不合理,易导致坍塌、大变形等失稳破坏现象,保证洞室的稳定性是施工过程中的核心任务,而现阶段国内外尚无明确标准对于地下洞室的稳定性定量分析,本文采用强度折减法对于深埋超大跨度洞室围岩稳定进行理论研究,得到了不同围岩等级下的安全系数,并对地下洞室破坏形态进行研究,为支护设计提供参考。     

浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制

对影响地下工程围岩稳定性的自然因素进行了详细分析,讨论了围岩稳定性与围岩控制的方法与思路,介绍了围岩稳定性的监测方法和手段,论述了锚杆工作载荷与围岩稳定性的相互关系,用锚杆无损监测的方法来全程监测围岩稳定性对研究围岩稳定及工程施工具有很大的指导意义。     

深部高侧压巷道围岩失稳机理及控制对策

针对金川矿山958中段出现的巷道破坏现象,运用理论分析、力学推导、数值计算、工程试验等方法,模拟不同侧压下巷道围岩变形过程,揭示围岩失稳机制及支护失效机理,探究高侧压巷道稳定控制对策,提出“拱梁联合支护”方案,完善锚固作用下“围岩承压拱”计算模式,构建“底板—桁架梁”力学模型,并通过解析微分控制方程进行支护参数反演。调查研究表明,巷道顶底板变形比重与侧压系数?呈非线性正相关,围岩受力状态及位移形变随?变化;高水平构造应力、骤变部位集中应力是低相对强度围岩失稳和高关联度支护体失效的主要诱因;兼顾局部和整体强度关系、改善不良应力状态、增强围岩承载能力为高侧压巷道稳定性控制的关键;锚杆应力维体与围岩相互作用形成承压拱可分消应力作用;底板桁架梁横撑底脚,减弱两帮向内收敛挤压趋势。监测结果显示,巷道变形速率减缓和变形幅度降低,整体稳定得到控制。     

深部矿井岩石水稳性微观机理及强度软化特性研究

为了研究深部矿井岩石水稳性性质及遇水后强度软化的规律,对巨野煤田千米深部矿井岩石进行了系统的水解试验,表现出6种水解变形破坏形式,结合极限膨胀量特征总结了4类水稳性特征类型,并从饱水试验空隙率的角度论证了分类的合理性。在此基础上,分析了岩石水稳性差异的微观机理,认为微观结构的差异是影响水稳性特征类型的主要原因,而岩石内部高岭石、伊利石和伊蒙混层的相对定量含量是另一原因。岩石饱水后其强度软化明显,而岩石水稳性特征类型对其软化特征具有明显影响并具有一致性,其中饱水后抗拉强度试验中岩石主要呈现层状破坏,而岩石抗剪强度软化的关键是内摩擦角值的变化。不同饱水时间抗拉强度试验表明,岩石抗拉强度随饱水时间的增加呈指数规律减小,最后趋于稳定值;重复浸水–压缩试验表明,多次重复浸水–压缩使得岩样的最终破坏应力下降,出现了强度疲劳现象,其值小于饱和试样一次性加压破坏时的应力,更小于天然状态试样加压破坏时的应力。这是因为岩石每次浸水后内部结构的膨胀效应使得其内部结构发生了软化,从而降低了岩石的结构连接强度。     

深基坑桩锚支护土拱效应及稳定性分析

以株洲市中央商业广场深基坑为研究对象,采用人工挖孔灌注桩加两道预应力锚杆支护方案,利用FLAC3D对深基坑开挖过程进行三维数值模拟,分析了桩间土拱效应形成机理,并对该基坑开挖过程中支护结构的变形和桩间土拱效应随开挖深度的变化规律进行了研究,为类似基坑工程的支护设计提供参考。     

锚杆参数对围岩稳定性影响的数值分析

结合强度折减法对隧道开挖过程中围岩稳定性进行模拟分析,研究了随着折减系数的变化,隧道围岩塑性区的变化情况。对于不同的工况,通过对锚杆参数(锚杆长度、锚杆间距和锚杆直径)的模拟比较,得出锚杆长度对改善围岩稳定性效果最明显,其次是锚杆间距,最后是锚杆直径。结合后云台山隧道工程实例,分析后云台山隧道开挖后围岩稳定性变化,其稳定性良好,满足施工要求。     

结构面的剪切蠕变特性及本构模型研究

岩体结构面的蠕变特性研究对解决岩石力学实际问题具有很重要的意义,结构面的蠕变力学性态往往控制着岩体的时效变形和长期强度,研究结构面的剪切蠕变特性是岩石流变学的一项重要内容。通过规则齿形结构面在不同法向应力条件下的剪切蠕变试验,研究了不同角度结构面的剪切蠕变特征,并根据蠕变试验结果,对结构面的剪切蠕变特性进行了描述,对结构面剪切蠕变试验过程中的蠕变速率特性进行了研究。研究表明,结构面在蠕变试验过程中,严格意义下的稳态蠕变是不存在的,常说的稳态蠕变实际上是蠕变速度随时间缓慢减小的近似稳态蠕变过程。最后,提出改进Burgers模型来描述蠕变的剪切蠕变特性,并讨论了改进的Burgers模型对于描述结构面剪切蠕变特性的适用性。