钢纤维喷射混凝土力学性能研究及应用

以不同体积掺率的钢纤维作为因变量,设计了钢纤维喷射混凝土的配合比,通过室内试验检测了其力学性能,并通过工程应用实例对其在隧道工程中应用效果进行研究。室内试验表明:当钢纤维体积掺率由0.0%增加到0.8%时,各龄期下钢纤维喷射混凝土的抗拉与抗折强度得到了较大的提高;同时考虑满足钢纤维喷射混凝土的力学性能和经济效益的情况下,建议钢纤维的最佳体积掺率取0.6%。工程应用表明:在隧道二衬结构中采用钢纤维喷射混凝土后,具有施工方便、早期强度高、能够与围岩紧密接触并提供支护抗力,对围岩扰动少等优点,且衬砌结构受压应力较小,满足结构安全设计要求,应用前景广阔。     

湿喷钢纤维混凝土在隧道单层衬砌中的应用

喷射混凝土技术,已经成为地下工程和岩土工程支护中最有效的支护手段之一,它可以配合其它支护构件或单独地作为结构的永久性支护.结合钢纤维喷射混凝土单层衬砌的研究现状、单层衬砌支护机理以及湿喷钢纤维混凝土的力学特性等,介绍了在宜昌-巴东高速公路峡口隧道斜井中的应用,对同类工程具有一定的借鉴作用.     

支护工程钢纤维喷射混凝土试验研究

对支护工程中钢纤维喷射混凝土进行了试验研究,结果表明：随着钢纤维用量的增加,喷射钢纤维混凝土的抗拉强度、抗折强度和弯曲韧性指数有不同程度的增加,而抗压强度没有明显的改善.根据试验结果,提出硅灰的适宜掺量范围在5%～7%之间.探讨了硅灰和钢纤维的增强、增韧机理,建立了喷射钢纤维混凝土的密实-骨架模型.     

钢纤维喷混凝土在引水隧洞永久支护中的应用

在隧洞工程中钢纤维喷混凝土在世界许多国家得到了广泛应用,如瑞典、挪威、比利时、德国、加拿大、南非、法国、美国、西班牙、芬兰和日本等国均制定了相应的设计和施工规范,大量采用钢纤维混凝土作为隧道的初期支护和永久支护.简要介绍了钢纤维喷混凝土在支护前的配合比试验以及在支护过程中的质量控制要点,尤其是对施工工艺的控制,并对钢纤维喷射混凝土在地下洞室永久支护中的应用进行了技术经济比较,通过该工程实践,将对其推广应用有进一步的促进.     

破碎围岩隧道二次衬砌施作时机研究

为确定破碎围岩隧道二次衬砌的最优施作时机,以雅康高速紫石隧道为例,将Hoek-Brown强度准则嵌入Abaqus软件并建立数值计算模型,对该隧道IV级围岩深埋段、V级围岩深埋段和V级围岩浅埋段的隧道初期支护结构以及二次衬砌结构内力进行了数值模拟分析,并对不同围岩位移释放率下施作二次衬砌的安全系数进行了计算。结果表明：IV级围岩深埋段和V级围岩段的初期支护内力的增长在围岩位移释放率分别达到90%和95%后趋于平缓;IV级围岩深埋段二次衬砌最优施作时机是围岩位移释放率达到90%时,而V级围岩深埋段和浅埋段二次衬砌在围岩位移释放率达到95%时施作较优,此时隧道结构内力与安全系数均可满足规范要求。     

钢纤维喷射混凝土试验研究及应用

介绍了钢纤维喷射混凝土在支护前的配合比试验研究以及在支护过程中的质量控制要点，根据钢纤维喷射混凝土所具有的性能(良好的韧性和延性)，阐述了钢纤维喷射混凝土在地下洞室支护中的施工工艺。     

隧道衬砌受力特性研究与结构安全性评价

采用等效截面法将隧道衬砌初期支护中的喷射混凝土和钢拱架等效为均质梁截面,基于有限元法,计算出衬砌结构的轴力、剪力和弯矩;根据承载力包络图法对隧道衬砌喷射混凝土、钢拱架以及二次衬砌的结构安全性进行评价。以某铁路隧道复合衬砌工程实例为研究背景,基于上述所提出的方法建立有限元数值计算模型,进行隧道衬砌受力特性研究与结构安全性评价。计算结果表明,二次衬砌混凝土强度等级不足是导致衬砌破坏的可能原因之一,计算所示的衬砌裂缝位置与实际工程一致,提高混凝土强度等级可有效控制复合衬砌结构的开裂。     

浅议喷射钢纤维混凝土施工技术

1目前喷射钢纤维混凝土技术的主要应用范围和情况1．1矿山、交通领域中的隧道、斜井、竖井及硐室工程所采用的喷射钢纤维混凝土支护工程措施(已广泛应用)。     

钢纤维混凝土结构温度应力特性

通过早期水化热及外界温度影响下的钢纤维混凝土模型试验,得出钢纤维混凝土比普通混凝土具有更好的热传导性,可以减小钢纤维混凝土内部的温度梯度,进而降低表面应力的结论。在试验的基础上进一步通过有限元数值模拟,计算钢纤维混凝土在不同热导率下的温度及温度应力,给出了钢纤维混凝土热导率与温度梯度和温度应力之变化关系。数值计算结果表明,钢纤维混凝土热导率变大,结构内部温差变小,温度应力减小,验证了模型试验所得的结论,表明了钢纤维混凝土的实际抗裂作用。     

钢纤维喷混凝土加肋拱技术在地下厂房顶拱支护中的应用

大朝山水电站地下厂房顶拱开挖施工中，通过钢纤维喷射混凝土现场试验研究，对t4凝灰岩夹层出露的Ⅳ类围岩地段，采用树脂锚杆及湿喷钢纤维加钢筋肋拱混凝土支护方案，取代了钢筋混凝土衬砌方案，解决了地下厂房关键性技术问题。施工中严格控制钢纤维混凝土配合比及其施工工艺。观测结果表明。该支护技术安全可靠，保证了地下厂房顶层开挖支护的施工安全和工程永久安全。     

软岩隧洞可缩性U型钢支架压缩量研究

以深埋软岩输水隧洞为工程背景,研究了钢支架压缩量的计算方法,提出软岩隧洞钢支架压缩量的控制标准。借助数值软件进行U型钢支架压缩量影响因素的定量分析,研究表明:(1)压缩量设计适当的可缩性U型钢支架既能满足深埋软岩隧洞支护"高阻让压"的需要,以保持围岩稳定,又能合理释放掉部分原岩应力,改善衬砌的应力应变状态;(2)确定钢支架压缩量设计值,可根据隧洞支护结构受力状态和围岩塑性区半径划定范围后综合判定;(3)隧洞埋深和围岩类别不仅对U型钢支架压缩量的影响很大,还一定程度上影响钢支架缩动收敛时间,岩体类型和隧洞洞型对U型钢支架压缩量也有较明显的影响。     

基于二元方差分析的钢纤维混凝土力学特性研究

通过室内试验开展了钢纤维体积率、基体混凝土强度等级两种不同试验因素对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、抗折强度和抗剪强度指标的影响分析,并采用二元方差分析方法进行了对比验证。研究结果表明：钢纤维体积率、基体混凝土强度等级是影响钢纤维混凝土力学性能的重要因素;随着混凝土强度等级、钢纤维体积率的增加,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、抗剪强度和抗折强度均呈增长趋势,但增幅会逐渐趋缓;基体混凝土强度等级对混凝土劈裂抗拉强度作用更明显,而钢纤维体积率对钢纤维混凝土抗剪和抗折强度作用更明显;二元方差分析验证结果与钢纤维混凝土指标影响实验一致。研究成果可为实际工程中优化钢纤维混凝土配合比设计提供参考依据。     

声波法在洞室混凝土衬砌质量检测中的应用

阐述了声波法检测地下洞室混凝土衬砌质量的基本方法和原理，并结合工程实例介绍了某水电工程发电放空洞钢混凝土联合衬砌（简称钢混凝土衬砌）体脱空缝中的应用效果，其目的是通过地下洞室工程质量丰在的问题来认识工程质量检测的必要性，并对这种物探检测方法有一个基本的了解。     

排水结构设置后软岩隧洞的渗流-应力耦合分析

高外水作用下,深埋软岩隧洞围岩-支护结构安全将受到极大挑战。为了降低高外水压对软岩隧洞围岩-支护体系的影响,较常见的工程处理措施为在隧洞周围布置排水结构,以降低洞周外水压力。笔者首先提出了一种简便的隧洞围岩-衬砌结构渗流-应力分析思路。然后,以某过断层带深埋软岩隧洞为研究对象,通过开展隧洞施工期、运行期渗流-应力耦合分析,研究了软岩隧洞排水结构的排水效应。研究发现,在注浆圈和排水结构的综合作用下,隧洞衬砌附近的水力比降较小,注浆圈水力比降较大,使注浆圈承担绝大部分外水荷载,而衬砌承担少部分外水荷载;在软岩和衬砌的变形协调作用下,最终形成注浆圈与衬砌的协同承载效应,有效提高了隧洞的运行安全水平。     

穿黄隧洞内衬预应力混凝土强度有限元计算分析

为验证穿黄隧洞内衬预应力混凝土强度,根据穿黄隧洞双层复合衬砌结构的特点与作用模式,在考虑钢绞线与孔道摩擦、锚具变形及钢筋内缩等引起预应力损失的前提下,采用三维非线性有限元模型对内衬预应力混凝土强度进行了分析与验证。通过计算得出有效预应力在钢绞线上的分布情况,以及分别在张拉工况与设计水头工况下内衬混凝土的内外表面环向应力和平均环向应力的分布规律。计算结果表明:张拉过程中的预应力损失较为严重,需要在施工过程中严格控制张拉应力以及其他引起预应力损失的影响因素,以保证张拉后有效预应力满足强度要求;穿黄隧洞内衬混凝土在两种工况下均实现全截面受压,应力分布满足设计要求,可保证穿黄隧洞的长期有效运行;模拟计算结果的应力参数值与1∶1仿真模型试验值吻合良好,变化规律与关键参数均基本一致。     

压力隧洞复合预应力混凝土衬砌修补加固防渗结构计算分析及其施工工艺

复合预应力混凝土衬砌修补、加固防渗方案是在原衬砌混凝土上二次浇筑一高性能纤维混凝土薄层,在新老混凝土中间设置薄钢板,通过在老混凝土表面开槽等手段,在老混凝土与防渗层之间形成一密闭中空的环形空间。利用水泥浆通过有限的径向位移对新浇筑的薄层混凝土根据需要人为地施加某一数值与分布的均布压应力,使二次衬砌混凝土层具有一定数值的环向预压应力。通过对新衬混凝土屈曲破坏和新老混凝土联合受力的分析表明,对于大洞径,选择外加预应力法对新内衬混凝土层施加预应力,理论上是可行的,这样可以分担部分的内水压力,而使该方案具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗功能。其优点是不仅省去预应力筋,达到防渗加固效果,而且施工简便,损失过水断面较小。     

考虑典型破坏模式的深埋隧洞安全监测布置方法研究

在对深埋隧洞破坏模式进行分析的基础上,基于分析结果针对性建立其安全监测系统的布置方法,可以有效维护隧洞施工期和运行期的长效安全。以滇中引水工程某深埋隧洞为例,在综合考虑工程地质条件、围岩状态、开挖形式的基础上,首先选取典型隧洞断面进行数值模拟,采用有限元强度折减法进行深埋隧洞典型破坏模式分析,获得了隧洞围岩应力与塑性区分布,得到了深埋隧洞潜在破坏面的分布情况。结合数值模拟分析结果,确定了安全监测原则及安全监测重点防控点。针对深埋隧洞潜在破坏面进行了两类围岩的安全监测测点布置。研究成果可为深埋隧洞工程安全监测系统优化设计提供依据。     

基于MARC软件的钢骨高强混凝土L形截面柱抗剪承载力研究

通过对矩形钢骨高强混凝土柱的抗剪承载力试验数据的MARC软件模拟,验证了软件模拟的可靠性。从而利用MARC软件进行钢骨高强混凝土L形截面柱在不同轴压力系数、剪跨比、配钢率下的数值模拟试验,得出了影响钢骨高强混凝土L形柱抗剪承载力因素的变化规律,提出了钢骨混凝土L形截面柱抗剪承载力计算公式。