TBM隧道综合超前地质预报及其在阳灵隧道的应用

超前地质预报对于实现隧道施工的信息数据化,灾害防治的有效化,施工支护的经济化等方面具有不可代替的作用。对比分析钻爆法中的超前地质预报方法在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)特定的施工环境下使用的有效程度,提出综合“长短距离、物探钻探、声波电磁、重点平时”的TBM隧道施工下的超前地质预报体系的构想,并基于水平声波剖面法(horizontal sonic profiling, HSP)声波反射法、钻孔过程监测系统(drilling process monitoring, DPM)超前钻探、瞬变电磁仪等方法,利用三维正演计算的理论研究,进而压制了单一超前地质预报方法的多解性和误差叠加性,从而提高预报的精确度和可靠性。基于本研究的电磁响应规律以及去除电磁干扰研究,指导宜兴阳灵隧道瞬变电磁法的实际工程应用,并对预报结果进行总结对比,从而为今后工程提供借鉴参考。     

动压下集中交岔点加固技术研究

针对牛儿庄矿二水平井底车场中由三个交岔点组成的三角墙联络巷存在的支护问题，应用壁后充填注浆和深部锚注联合支护技术进行加固，较好地解决了巷道的支护问题，取得较好的技术经济效果。     

天花板水电站坝址区断层的处理措施

天花板水电站坝基存在不良地质条件,主要表现为有多条断层贯穿坝址,通过对断层的产状、组成物质的分析以及相关试验,并结合其对工程的影响,将对工程有不良影响的断层进行了相应处理,使坝基的工程地质条件得到很大改善。     

大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术

随着矿井开采深度与巷道断面尺寸的增加,煤巷围岩松软、破碎程度越来越严重,煤巷顶板冒落的危险性增大,大断面煤巷支护与维护难度随之增加。基于煤巷围岩松动圈测试与分析,揭示了大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征;采用FLAC3D模拟研究了不同巷道布置方式、顶煤厚度、巷道高宽比及侧压系数等条件下大断面软弱破碎围岩煤巷开挖后围岩变形特征、塑性区演化规律及应力分布特征,为煤巷优化布置、合理支护方案与参数的选取提供了理论依据;针对大断面软弱破碎围岩煤巷变形破坏特征与支护难点,提出了全断面锚网索喷初次支护、高预应力锚索与锚注二次加固组成的"三锚"联合支护技术方案,采用数值模拟分析与相似材料模型试验,验证了该方案的合理性与围岩控制效果,并进行了井下工业性试验。监测结果表明,采用"三锚"联合支护技术,有效地控制了大断面软弱破碎围岩煤巷的大变形与底臌,维持了煤巷围岩与支护结构的稳定及安全。     

极破碎软岩巷道失稳机理与动态迭加耦合支护技术研究

基于赵庄矿极破碎软岩巷道长期矿压监测、围岩力学参数测试与矿物成分分析及松动圈测试等成果,分析了巷道围岩变形破坏的特点,揭示了极破碎软岩巷道变形失稳机理;针对该矿极破碎软岩巷道提出了由预留变形量、锚网索喷耦合支护、二次锚注加固组成的动态迭加耦合支护技术方案,并通过相似模型试验和井下工程实践对该技术方案的支护效果进行了验证。研究表明：通过预留变形量释放围岩中的变形能和高应力,顶板高预应力锚索、帮部高预应力锚杆和低预应力锚索实现“控顶卸压”,低压浅孔充填和高压深孔渗透注浆相结合形成积极有效的锚注支护结构和多层组合拱(梁)结构,底角和底板锚注有效控制巷道底鼓,从而实现对极破碎软岩巷道围岩变形的有效控制。     

基于损伤过程耦合的断层空间滞后突水分析

为了研究过断层破碎带空间上滞后突水问题,围岩变形破坏全过程应力-渗透耦合模型被应用于涌水及稳定性分析。试验获得的岩石渗透率-应变演化全过程曲线被进行三次样条插值平滑处理,得到不同岩性的流固耦合函数模型,并嵌入到COMSOL Multiphysics中进行计算。模拟结果表明:基于试验曲线的流固耦合模型计算得到的扰动范围更大,在断层外影响范围为25 m;巷道掘进过程中,工作面拱肩部位更易形成涌水;裂隙带对于巷道开挖过的影响范围为通过裂隙带前后40 m,过裂隙带后突水风险达到最大;滞后突水时间为1.2到2.5 d,并且与地层中应力场、渗流场分布有关。通过本文研究,利用试验曲线建立的渗流耦合模型获得了断层空间滞后突水机制,修正了滞后突水发生的可能位置和加固范围。     

反应装甲干扰射流过程数值模拟

文中应用三维有限元程序(LS-DYNA),对射流侵彻反应装甲飞板运动变形及干扰射流的过程进行数值模拟,对比实验结果,反应装甲飞板运动与变形过程与实验结果基本一致。数值模拟结果还表明:射流斜侵彻反应装甲时,飞板不仅对射流具有"切割"作用,同时还使后续射流发生偏转,射流偏转速度与卵石模型基本吻合。     

地下大型污水池爆扩抗浮锚固结构设计与应用

 通过综合分析各种地下工程的抗浮加固方式,提出爆破扩孔变截面抗浮锚杆结构型式,以提高地下池体的抗浮能力,并保证池体尽快投入生产。采用变截面结构锚固孔,利用锚固段和孔底扩大头的端头效应,可提供足够的锚固抗拔力,同时可减少锚固深度及孔径,提高施工效率。爆破扩孔则是利用炸药爆炸时产生的爆轰作用,对锚固孔周围土体迅速挤压,扩大锚固孔断面,提高土体力学性能及与锚固体间的黏结强度,从而显著提高抗浮锚杆的抗拔力。应用情况表明：将抗浮锚杆与爆破扩孔相结合进行地下大型工程的抗浮抢险加固,是一种经济高效的抗浮加固形式,可为同类地下工程抗浮加固设计和施工提供借鉴。     

厚层复合石灰岩顶板垮落特性试验研究

研究针对晋城矿区特殊的工作面顶板特性，通过岩石力学性质试验获得相应的力学参数，应用数值模拟和相似材料模型试验，对晋城矿区卧庄煤矿150煤厚层复合石灰岩顶板在开采过程中的垮落特性进行了综合研究，得到工作面厚层复合石灰岩顶板的初次来压步距和周期来压步距以及垮落规律．结果表明，两种不同试验模拟手段得到了相近的结果，初次来压步距20m左右，周期来压步距在10～15m之间，并且与实际工作面顶板的垮落形态相吻合．这一研究成果为解决晋城矿区厚层复合石灰岩顶板不易破断，支架承受较大压力等问题提供了理论基础．     

TiNi形状记忆合金精密脉冲电阻对焊接头相变温度变化规律的研究

通过示差热分析（DSC）和X射线衍射等分析手段，研究了焊接热量、焊接压力、随机后热处理等焊接参数以及冷热循环对焊接接头相变温度的影响，并总结了其影响规律。研究表明，焊接热量和焊接压力对焊接接头相变温度的影响较小，相变温度区间基本保持不变，焊接接头相变类型为单一的马氏体→奥氏体的转变。焊后随机后热处理对焊接接头相变温度具有一定的影响，马氏体向奥氏体转变的起始温度As和终了温度At均随后热处理时间的增加而提高。在热处理时间为99cyc时，在加热过程中首先发生马氏体→R相→奥氏体的转变，由于发生了R相变，延迟了奥氏体相变的温度，使TiNi形状记忆合金的温度滞后现象加剧，同时使奥氏体的相变区间缩小。冷热循环对焊接接头的相变过程和相变温度具有重要的影响，导致了R相变的出现。R相变进行的程度随着冷循环次数的增加而提高，并逐渐趋于稳定。