检索结果-南通市图书馆

作者：汪俊波成都理工大学

学位级别：硕士

高地应力条件下,层状软岩隧道具有围岩变形量大,持续时间长等特点,采用传统的刚性拱架支护不能从根本上解决围岩大变形支护问题,目前如何治理层状软岩隧道大变形灾害成为了工程界人士的难题。可缩动钢拱架与传统刚性拱架结构形式不同,... 详细信息

高地应力条件下,层状软岩隧道具有围岩变形量大,持续时间长等特点,采用传统的刚性拱架支护不能从根本上解决围岩大变形支护问题,目前如何治理层状软岩隧道大变形灾害成为了工程界人士的难题。可缩动钢拱架与传统刚性拱架结构形式不同,其拱身上设计有恒阻变形段,能够允许可缩动钢拱架在伸缩过程中部分或者全部释放隧道开挖后围岩内部积聚的能量,是有效防控层状软岩隧道大变形的一种潜在方法。本文是基于软岩隧道“刚柔并济”的支护理念,在充分研究层状软岩隧道弯折大变形机理的基础上,将设计的让压装置安装在普通刚性拱架上,形成可缩动的钢拱架,并将该拱架作用于隧道围岩的支护系统中,通过理论计算、数值模拟等方法对其受力变形规律和强度特性进行研究。最后,以实际工程为依托,采用数值模拟方法对比分析刚性拱架与可缩动钢拱架在层状软岩弯折大变形隧道中的支护效果,研究可缩动钢拱架实际应用的适宜性,提出了适宜的可缩动钢拱架支护方案。主要研究成果如下:(1)通过对国内外大量的层状软岩隧道弯折大变形案例进行统计分析后表明,层状软岩隧道发生弯折大变形的基本因素是高地应力与围岩软弱,最大主应力与围岩层面大角度相交是引发弯折大变形的主要原因。基于板梁弯曲理论,建立考虑层间作用力的多层岩梁模型进一步揭示了层状软岩隧道弯折大变形的破坏机理。(2)根据软岩隧道释能支护原则设计了具有三个让压装置的工字钢可缩动钢拱架。通过分析可缩动钢拱架释能支护过程表明,恒阻力P与恒阻位移U的确定是可缩动钢拱架能否发挥支护效果的关键,故采用荷载-结构方法建立两铰拱力学模型确定恒阻力P理论计算方法,考虑围岩-可缩动钢拱架支护相互作用关系确定恒阻位移U理论计算方法。(3)采用ANSYS软件对可缩动钢拱架结构的受力变形特征进行研究,通过分析可缩动钢拱架变形与应力分布特征表明,该可缩动钢拱架在外荷载作用下让压效果好,三个让压装置释放恒阻位移达到设计值的98%以上;让压装置与结构其他部位应力差较大,是可缩动钢拱架结构的薄弱部位。通过分析螺栓扭矩、竖向荷载、水平荷载等可缩动钢拱架结构受力变形的主要影响因素表明,在较高的螺栓扭矩作用下,让压装置释放恒阻位移时会达到较高的应力水平;拱顶让压装置对竖向荷载的敏感度高于其他部位,释放恒阻位移时拱顶让压装置应力随竖向荷载增加而增大;边墙让压装置对水平荷载的敏感度高于其他部位,释放恒阻位移时边墙让压装置承受应力随水平荷载增加而增大。(4)依托汶马高速公路狮子坪隧道项目,对本文总结的层状软岩隧道弯折大变形模式一(水平岩层)与模式二(竖直岩层)开展无支护、刚性拱架与可缩动钢拱架三种支护方式的数值模拟研究。对三种支护方式下围岩变形规律进行分析表明,支护形式的转变未改变围岩总体变形趋势;模式一围岩关键变形位置位于为拱顶和隧底,围岩破坏形式是拱顶与隧底岩层向临空面的弯折断裂;模式二围岩关键变形位置位于为左边墙与右边墙,围岩破坏方式是边墙岩层向临空面的弯折断裂。(5)对刚性拱架受力变形特征进行分析表明,刚性拱架最大轴向应力超过结构屈服极限215MPa,在围岩关键变形部位的变形量超过结构允许弹性变形量,刚性拱架在支护过程中未取得理想的支护效果。对可缩动拱架受力变形特征进行分析表明,可缩动钢拱架利用让压装置释放恒阻位移,边让边抗将围岩内部积聚的能量释放到外界,使作用到可缩动钢拱架的轴向应力远低于结构屈服极限215MPa,表明可缩动钢拱架在支护过程处于正常工作状态。(6)通过对比分析刚性拱架和可缩动拱架数值模拟结果表明,模式一与模式二在可缩动钢拱架支护后围岩变形大于刚性拱架支护情况,相同部位可缩动钢拱架的轴向应力均小于刚性拱架,可缩动钢拱架相比刚性拱架支护效果更好。(7)结合大变形分级标准与弯折大变形机理设计可缩动钢拱架支护方案,其中可缩动钢拱架恒阻力与恒阻位移采用本文提出的恒阻力与恒阻位移理论计算方法确定,让压装置设置部位通过模式一与模式二围岩变形主要发生部位确定,各让压装置设计恒阻位移值通过对比掌子面各部位围岩变形量确定。

关键词：层状软岩隧道弯折大变形释能支护原理可缩动钢拱架数值模拟

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岩爆动力冲击作用下释能支护技术及其发展动态

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采矿技术 2018年第3期18卷 23-28页

作者：赵兴东杨晓明牛佳安李怀宾东北大学采矿地压与控制研究中心辽宁沈阳110819

深部开采已经成为国内金属矿山未来发展的必然趋势,在深部高应力作用下势必造成岩体产生岩爆等动力灾害。在介绍岩爆发生机制及其诱发岩体产生动力响应破坏的基础上,提出了释能支护原理及其技术要求;在岩爆动力冲击作用下,基于岩体的质... 详细信息

深部开采已经成为国内金属矿山未来发展的必然趋势,在深部高应力作用下势必造成岩体产生岩爆等动力灾害。在介绍岩爆发生机制及其诱发岩体产生动力响应破坏的基础上,提出了释能支护原理及其技术要求;在岩爆动力冲击作用下,基于岩体的质点振动速度与支护强度要求,分析现有释能锚杆的优缺点及其适用条件;在此基础上,依据岩石动力学、能量积累、耗散原理、支护作用,提出新型M(ace)释能锚杆设计及其作用原理,该锚杆既可以有效释放积聚在围岩内部的动能,又可以保持较高的锚固力,有效控制岩爆冲击动力作用下岩体的稳定。

关键词：释能支护原理释能锚杆岩爆层裂动力响应

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隧道矿山法施工可伸缩钢拱架的应用研究

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低温建筑技术 2023年第1期45卷 127-131页

作者：许四法朱洪水魏新江杜世明韩同春浙江工业大学岩土工程研究所杭州310014 浙大城市学院土木工程系杭州310015 宁波舜通集团有限公司浙江宁波315402

在隧道矿山法施工过程中,不同破碎带的围岩需要用钢拱架进行骨架支护,若设计和建造不当,钢拱架可能发生变形和压缩损坏,影响隧道建设整体质量和安全。文中通过分析隧道内钢拱架支护的作用,讨论各种隧道可伸缩钢拱架的原理,并总结可伸缩... 详细信息

在隧道矿山法施工过程中,不同破碎带的围岩需要用钢拱架进行骨架支护,若设计和建造不当,钢拱架可能发生变形和压缩损坏,影响隧道建设整体质量和安全。文中通过分析隧道内钢拱架支护的作用,讨论各种隧道可伸缩钢拱架的原理,并总结可伸缩钢拱架的研发应用进展,提出进一步研究的方向。

关键词：隧道支护可伸缩钢拱架矿山法发展趋势释能支护原理

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