基于有效应力概念的矿井临界突水系数修正及应用

 矿井底板突水和水压致裂具有同源的力学机制,都是确定岩石(体)破坏的临界水压(突水系数为单位厚度的临界水压)。从水压致裂理论分析得出,有效应力系数对其作用显著。针对矿井底板破坏突水问题,通过对突水实例模拟分析,从稳态和瞬态两方面深入探讨有效应力系数变化对煤矿底板破断突水过程的影响。基于有效应力概念,推导煤层底板在不同渗透状态下临界突水系数的公式。最后,根据矿井底板不同的渗透特性,提出修正突水系数的计算方法和现场测试使用方法,对深刻理解岩体破坏突水的渗流力学本质、突水系数的内涵、指导底板注浆防渗设计,具有重要的理论和实用价值。     

原始地应力与煤层底板突水的关系

 以某深部矿井水压致裂应力测量资料为依据, 分析了煤层底板岩体在矿山压力和原始地应力的联合作用下,在阻抗水能力方面的变化。探讨了隔水层带的阻水机理及构造破碎带易于突水的原因。分析了地应力、水压与裂缝扩展的关系, 得出了原始地应力与煤层底板突水之间的关系。     

露天煤矿边坡岩体渗流特性及水压控制方案的研究

本文从裂隙岩体渗流理论出发,以某露天煤矿边坡岩体现场节理裂隙调查及水压动态资料为基础,建立边坡岩体渗流模型,分析评价水压动态与疏干工程施工过程及边坡稳定性的关系,并提出了有实际意义的水压控制方案。     

岩体地基地下室底板水平阻力系数研究

为研究岩体地基地下室防水层底板及抗浮锚杆底板混凝土的温差和约束应变与水平阻力系数的关系,基于实际工程对防水层底板和抗浮锚杆底板混凝土进行温度和应变监测试验。通过试验数据计算得到了防水层底板、抗浮锚杆底板的水平阻力系数,为混凝土结构温度约束应力的计算提供依据。同时利用有限元软件对不同直径的抗浮锚杆底板进行温度约束应力分析,得出抗浮锚杆对底板的约束机理。     

深部开采底板裂隙扩展演化规律试验研究

 为进一步研究深部底板岩体的破裂失稳机制,基于自主研制的高水压底板突水相似模拟试验系统,建立深部承压水上含小断层底板采动裂隙演化及导水通道形成的模型,通过在底板不同深度布设应力传感器和位移监测点,研究底板和断层附近岩体随工作面开采的应力及位移变化规律,反演得到底板及断层采动裂隙的发育及扩展演化规律,为深部开采工作面突水机制的研究提供了一种新的思路。结果表明：工作面开采过程中,底板岩体的受力变化规律主要有2种：(1) 开切眼左侧煤柱底板岩体的应力增量出现先增大后减小的变化趋势;(2) 采场底板岩体的应力增量出现先增大后减小至零再反向增大的变化趋势。深部底板岩体的采动裂隙主要在开切眼、采空区中部和回采工作面3个部位产生,裂隙类型以竖向张裂隙、剪切裂隙和层向裂隙为主,且在主要裂隙附近衍生出一些细微的小裂隙。距煤层较近的断层上、下盘岩体受到的应力差较大,断层上盘在强剪应力差的作用下形成了一条与断层走向平行的剪切裂隙,加快了断裂面破碎岩体的相对滑动程度,促进了断层的活化。     

软岩底板侵入理论与实践

基于现场观测、实验室相似材料模拟及理论研究，提出了软岩底板侵入理论。该理论研究了煤层底板松软岩体侵入变形力学机制，侵入影响因素和松软底板支护原理。最后，简述了侵入理论在软岩底板控制方面的应用。     

微承压裂隙型抗浮锚杆锚孔涌水注浆治理

抗浮锚杆作为一种解决地下工程中的抗浮问题,主要用于抵抗地下水位较高而导致地下室底板承受的地下水浮力。但在施工过程中经常发生抗浮锚杆锚孔涌水难题。结合具体工程实例,分析破碎岩体条件下抗浮锚杆锚孔涌水特征,揭露锚孔涌水为微承压裂隙型,具有水压小、补给水源丰富、区域性强等特点。现场采用以堵为主的注浆方式进行治理。注浆工艺采用分段隔离注浆与少量间歇多次注浆相结合治理手段,同时结合信息化施工动态调整注浆参数,顺利封堵抗浮锚杆锚孔涌水,可为类似工程提供借鉴参考。     

基于尖点突变模型的煤层底板突水预测研究

当煤层开采后,底板岩层承受的水压超过自身强度时,而发生的不连续的发散突变,即底板岩层失稳破坏形成底板突水的现象,属于突变理论研究的范畴,故煤层底板突水可以引用突变理论来研究。通过建立煤层底板突水的一个尖点(cusp)突变模型,对煤层底板失稳破坏发生突水的机理进行了分析。基于平衡曲面方程,可求得煤层底板水压应力比I_(p)。当I_p>1时,发生突水:当I_p<1时,不会发生突水。实例分析表明:尖点突变模型用于描述煤层底板水压应力比的发展规律是恰当的,用其进行煤层底板突水预测也是较准确的。     

深部煤岩层复合结构底板破坏机制及应用研究

为研究平煤矿区深部岩石开采工作面底板岩体破坏机制,在传统的单一岩层底板塑性滑移线场理论基础上,构建三层复合结构底板塑性滑移线场力学模型,推导得出5种工况下底板最大破坏深度理论解;模拟分析不同推进度下底板岩体应力场分布规律及塑性变形特征;最后运用振弦式应变计实时监测十二矿己15–31040岩石开采工作面底板岩体微应变量,得到采面采前–采中–采后底板变形发育形态及破坏域。结果表明：(1)该工作面底板主动破坏区深度位于中层与下层结构岩层之间,属第三种工况,最大破坏深度理论解为17.08 m;(2)模拟实验发现了底板岩体破坏与损伤主要集中在开切眼及两巷下方,以塑性滑移破坏形式为主,破坏深度为17.1～17.9 m,且寒灰承压水导升高度小于石炭系底部铝土泥岩厚度,有效隔水层可抵御寒灰水导升;(3)实测数据显示底板破坏初始位置超前采面7.9m,以压剪破坏形式为主,临近采面底板岩体进入采空区后转化为拉剪破坏,破坏深度可达16.5～18 m,温度监测显示采动破坏带的下部岩体仍具有良好的抗渗性。理论计算与模拟实验及实测结果相一致,可为相似地质条件下煤岩层开采工作面底板水害防治提供理论指导和实践参考。     

抗水压隧道分类及其建设关键技术

定义"结构以抵抗外水压力为主,需要特殊考虑防排水措施" 的隧道为"抗水压隧道".以抗水压隧道为平台,按照介质类型、内水压力、用途、外水压力成因类型、水压处理方式、结构形式、防水形式、设计方法、水压作用连续形式、结构与围岩密贴程度等对抗水压隧道进行了分类.同时,提出了荷载作用机理与分配、高压水的超前地质预报、排水过程中围岩的侵蚀、高压水作用下深部节理岩体稳定、四因素体系耦合作用机理、高外水压区施工方法以及衬背外水压力长期监测等关键问题并进行了讨论,以期各部门在抗水压隧道分类的基础上,引用和借鉴彼此的经验,用于指导抗水压隧道的规划、勘察、设计和施工.     

某工程地下室顶板结构方案优选与经济性分析

探讨了惠州某工程地下车库顶板结构方案设计,对井字梁楼盖,十字交叉梁楼盖,单向次梁楼盖和大板楼盖四种结构方案进行了分析比较,从受力,经济等方面进行了论述,并且最终选择了大板楼盖方案,为同类地下车库项目积累了经验。     

某体育馆楼板裂缝原因分析

针对一座受洪水侵袭的体育馆赛场楼面开裂现象,采用有限元程序,分别在两种最不利荷载组合情况下,对结构进行内力分析。根据楼面的位移场、应力场、弯矩和轴力值,对楼板开裂进行了综合分析。结果表明,水浮力过大,部分桩抗拔作用不足,导致楼板混凝土拉应力超过抗拉强度标准值,能很好地解释赛场楼板开裂现象。最后给出了防止和解决这一问题的方法,并在实践中证明了该分析方法正确性。     

压型钢板组合楼板在低净空复杂管道架空层中的应用

结合工程实例,介绍了压型钢板组合楼板(地垄墙+压型钢板+现浇楼板)在低净空复杂管道架空层中的应用,并总结了地垄墙施工、压型钢板安装、洞口补强、钢板收边等操作要点。实践证明,该压型钢板组合楼板整体强度高,耐久性较好,有效保护了内部复杂管道成品免受损坏,可为国内其他类似工程施工提供参考。     

边界约束对钢筋混凝土异形板受力性能的影响

以某剪力墙结构中一块典型的"Z"字形钢筋混凝土异形楼板为例,结合楼板在实际工程中存在的边界约束情况,应用有限元分析软件ANSYS,对比分析了异形板在不同边界约束下的受力性能。研究得出,边界约束直接影响板的受力性能,建议结构设计时应确定楼板的合理边界约束。     

钢筋桁架楼承板在加层钢结构工程中的应用

针对钢筋桁架楼承板在某加层钢结构工程中的应用进行了介绍,分别阐述了钢桁架楼承板的构成、特点、施工工艺及操作要点,并通过与开口形压型钢板对比,指出钢筋桁架楼承板有利于加快进度,降低造价,综合效益显著。     

楼盖在轻钢结构中的应用与分析

针对楼盖结构的合理选择对整个结构的重要性,介绍了目前工程中常用的三种轻钢结构楼盖：现浇整体混凝土楼盖、压型钢板混凝土楼盖、混凝土叠合板楼盖,阐述了它们各自的特点,并对其结构设计、用钢量、造价等进行了综合比较,得出相关结论。     

无粘结预应力混凝土楼盖封洞与开洞改造设计

哈尔滨中央大厦塔楼楼 (屋 )盖为无粘结预应力混凝土梁板结构。塔楼的复式住宅原位于 2 1层～ 2 2层 ,业主决定将复式住宅调整至 2 2层～ 2 3层。为完成复式住宅调整任务 ,需对 2 1层顶局部楼盖进行封洞改造 ,对 2 2层顶局部楼盖进行开洞改造。给出了楼盖封洞的方法 ,介绍了待开洞口边缘后置板下支承梁的设计及施工方法 ,后置梁及开洞板相关梁的加固设计与施工方法 ,开洞时预应力筋的临时锚固措施与永久性锚固体系的建立方法 ,开洞后相关板格靠近洞口边缘支座负弯矩影响区的加固设计思路和方法 ,可供其他无粘结预应力混凝土楼盖封洞及开洞改造时参考     

楼承板在国内外电厂设计中的应用现状

通过对国内外几个电厂项目进行比较,对楼承板在国内外电厂中应用现状的不同之处进行了论述。提出楼承板是否作为结构构件来应用是其中的一个关键点,在国内外电厂设计实践的基础上,通过对不同类型楼承板设计理念的对比分析,提出国内电厂设计应该加大结构楼承板应用力度的建议。     

楼板振动控制分析与对比

针对楼板振动控制技术,文中介绍了两种阻尼器法,即附加粘弹性夹层板和调谐质量阻尼器(TMD).采用有限元分析方法,对比了基础楼板、基础楼板+橡胶层、基础楼板+橡胶层+钢板以及基础楼板+TMD四种楼板形式的振动特性.结果表明,粘弹性约束阻尼层和TMD均可以有效衰减楼板振动加速度,而粘弹性约束阻尼层相比TMD可以在更广的荷载...     

楼盖振动分析的拟板法

从正交异性薄板的振动方程出发,将肋梁楼盖等代为各向异性板,推导了分析楼盖结构振动的拟板法基本公式,求出了楼盖强迫振动的全解、自振频率,以及简谐均布荷载、矩形脉冲荷载、三角形脉冲荷载等三种典型荷载作用下楼盖结构动态响应的稳态解.通过一个典型算例,比较了目前通用的有限元法、各国规范推荐的拟梁法与本文提出的拟板法计算结果的差异,证明拟板法是比拟梁法更合适的楼盖振动分析方法.