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混凝土厚板静态破碎试验研究

哈尔滨工业大学学报 2022年第4期54卷 25-31页

作者：姜智盛郑文忠李瑞森王英结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

为考察孔深和外围孔与内孔灌入破碎剂浆体的间隔时间对混凝土厚板静态破碎效果的影响,开展了7个混凝土厚板试件的静态破碎试验。垂直于厚板顶面钻孔,并在破碎前沿孔连线及其延长线方向双向切断厚板上部纵筋。试验结果表明:孔深小于板厚... 详细信息

为考察孔深和外围孔与内孔灌入破碎剂浆体的间隔时间对混凝土厚板静态破碎效果的影响,开展了7个混凝土厚板试件的静态破碎试验。垂直于厚板顶面钻孔,并在破碎前沿孔连线及其延长线方向双向切断厚板上部纵筋。试验结果表明:孔深小于板厚的70%时,破碎剂浆体结硬膨胀引起的裂缝已无法向下延伸至厚板底部;孔深由板厚的70%增至90%时,破碎效果逐渐提高,但破碎后形成块体的最小短边尺寸和最大长边尺寸相近,孔深为板厚的80%时,破碎后形成块体的数量最多;先外围孔灌入破碎剂浆体,经历一段时间浆体结硬膨胀后再向内孔灌入破碎剂浆体,与所有钻孔同时灌入破碎剂浆体相比,破碎效果提高,其中对外围区域的提高比对内部区域的提高明显,此外,破碎后形成块体的数量、最小短边尺寸和最大长边尺寸相近。基于试验结果,给出如下建议:破碎混凝土厚板时,孔深应取为板厚的80%;宜采用先外围孔灌入破碎剂浆体,待外围孔内浆体结硬膨胀后再向内孔灌入破碎剂浆体的方法。

关键词：静态破碎混凝土厚板孔深间隔灌浆破碎效果

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软硬交互地层顶管机辅助破岩技术设计及应用

建筑机械 2024年第5期 164-167页

作者：吴银宝易帅中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司湖北武汉430050

为解决软硬交互地层常规顶管机掘进工效低、进尺难的问题,文章研究提出了采用破碎剂由地表钻孔深入硬岩层辅助破碎施工的技术思路,通过理论计算、现场试验的方式,确定了深孔静态破碎剂施工设计关键参数,并应用于工程实践得到了良好的应... 详细信息

为解决软硬交互地层常规顶管机掘进工效低、进尺难的问题,文章研究提出了采用破碎剂由地表钻孔深入硬岩层辅助破碎施工的技术思路,通过理论计算、现场试验的方式,确定了深孔静态破碎剂施工设计关键参数,并应用于工程实践得到了良好的应用效果。研究认为,通过地表钻设破碎剂孔+空孔的组合深孔,采用最小抵抗线45cm间距、2倍管节长度、5.0m循环步距等关键参数,辅助常规顶管机穿越硬岩层掘进,可大大提高顶管机进尺工效,作业期间无地表沉降超限情况,有效保障了施工质量、安全,经济效益显著。

关键词：软硬地层顶管工程数值计算静态破碎

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小常煤业静态破碎剂致裂顶板技术研究

矿业安全与环保 2023年第3期50卷 100-104,110页

作者：丁宏强严国超寇凯博董金发相海涛太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

针对矿井坚硬顶板垮落难度大的问题,以晋能控股集团小常煤业30217运输巷为工程背景,运用静态破碎剂(简称SCA)致裂顶板。通过实验分析、数值模拟和工程实践相结合研究SCA的致裂效果。结果表明:SCA的径向膨胀压随着钢管内径的增大而增大,... 详细信息

针对矿井坚硬顶板垮落难度大的问题,以晋能控股集团小常煤业30217运输巷为工程背景,运用静态破碎剂(简称SCA)致裂顶板。通过实验分析、数值模拟和工程实践相结合研究SCA的致裂效果。结果表明:SCA的径向膨胀压随着钢管内径的增大而增大,一般钢管底部的径向膨胀压大于中部,钢管内径越大,钢管底部与中部的径向膨胀压差值越大,当钢管的内径相同时,钢管的径向膨胀压随着约束程度的增大也增大;SCA作用后,30217运输巷顶板下沉量较之前增加约148 mm;30217运输巷预裂孔装填SCA之后,辅助30217工作面顶板垮落步距减小10 m左右。工程的成功应用对具有相同开采难题的矿井具有参考意义。

关键词：静态破碎膨胀压顶板预裂约束程度数值模拟电阻应变片

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钻孔灌注桩桩头静态破碎参数优化研究

山东科技大学学报（自然科学版） 2022年第3期41卷 75-82页

作者：戴选锋关盛杰李小龙王攀孔德森中国冶金地质总局青岛地质勘查院山东青岛266061 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590

静态破碎技术以其低速加载、过程可控的优势,近年来在混凝土构筑物的拆除中得到广泛应用。为研究静态破碎技术在钻孔灌注桩桩头破除工程中的应用,分析了膨胀孔布孔方式对直径为600 mm桩头静态破碎效果的影响,利用岩石真实破裂过程分析软... 详细信息

静态破碎技术以其低速加载、过程可控的优势,近年来在混凝土构筑物的拆除中得到广泛应用。为研究静态破碎技术在钻孔灌注桩桩头破除工程中的应用,分析了膨胀孔布孔方式对直径为600 mm桩头静态破碎效果的影响,利用岩石真实破裂过程分析软件(RFPA^(2D))建立了不同布孔方式下桩头破碎的数值计算模型,得到了一些物理试验难以准确测定的数据。研究结果表明:桩头静态破碎是一个持续渐进的过程,膨胀孔周围大致形成三条或两条主裂纹,由于膨胀孔之间的应力叠加效应,裂纹发展方向呈现特定规律:其中一条指向最小抵抗线方向,其余裂纹指向最近膨胀孔处。对于直径为600 mm的桩头破除工程,采取“核心孔+环形均布6孔”的布孔方式,可以达到较好的破碎效果。

关键词：钻孔灌注桩静态破碎桩头破除 RFPA^(2D) 参数优化

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基于静态破碎理论的沿空巷道卸压技术研究

基于静态破碎理论的沿空巷道卸压技术研究

作者：陈德良中国矿业大学

学位级别：硕士

采场上方存在坚硬顶板时,沿空巷道围岩在超前支承应力影响下处于高应力环境,并且在开采过程中随着顶板回转下沉,对沿空巷道的扰动周期和扰动强度较大,在高应力和强扰动下沿空巷道围岩变形严重,巷道支护难以维稳。本文以神州煤业8102工... 详细信息

采场上方存在坚硬顶板时,沿空巷道围岩在超前支承应力影响下处于高应力环境,并且在开采过程中随着顶板回转下沉,对沿空巷道的扰动周期和扰动强度较大,在高应力和强扰动下沿空巷道围岩变形严重,巷道支护难以维稳。本文以神州煤业8102工作面为研究背景,开展应用静态破碎定向破岩技术安全高效强制放落工作面端头悬顶及切顶卸压问题的研究。主要研究内容如下:(1)通过建立沿空巷道围岩结构力学模型,分析巷道顶板在不同位置发生断裂的原因,运用理论公式和力学模型计算得出,当基本顶断裂线在采空区一侧时,巷道支护阻力最小;分析了沿空巷道覆岩的运动特征。(2)利用ANSYS软件,依据单孔及多孔加压下岩石破碎理论,分别对单孔和多孔压力进行数值模拟。分析得出:在单孔压力作用下,加压孔附近产生的变形最大,随距孔心的增加,变形量减小;双孔压力下,变形从孔心到孔壁依次增加,而在孔的连接中点区,由于应力消除损耗,变形量非常小。(3)利用FLAC3D数值模拟软件对采空区顶板切顶卸压进行模拟分析,分别对比分析不同切顶高度(0m、4.8m、12.5m)下垂直应力场及塑性区分布来验证在沿空巷道采空侧进行切顶卸压技术的合理性,并得到合理的切顶高度。(4)根据数值模拟的最优切顶卸压进行现场工业性试验,研究确定了合适的切顶卸压关键参数,通过布置锚杆(索)应力传感器、顶板离层仪及工作面液压支架载荷,实时动态监测和分析两顺槽及工作面矿压显现规律,8102工作面两顺槽顶板离层量在0～0.4mm,锚杆锚索应力变化量在0～17kN,工作面支架平均工作阻力为25.2MPa之间,说明切顶有效地阻断了上部顶板应力的传递,卸压效果良好。

关键词：静态破碎沿空巷道岩石破裂围岩运动切顶卸压

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静态破碎的物理与数值试验

岩土工程学报 2005年第4期27卷 437-441页

作者：唐烈先唐春安唐世斌崔英浩宋力东北大学岩石破裂与失稳研究中心大连大学材料破坏力学数值试验研究中心辽宁大连116622 朝鲜平壤金策工业综合大学矿业系大连大学材料破坏力学数值试验研究中心

本文对静态破碎剂作用下混凝土模型的破坏过程进行了物理和数值模拟试验,试验研究结果表明,单孔方形混凝土模型裂纹的扩展和破坏不是通常认为的像开采中的大理石破坏那样:第一条裂纹产生以后,在其对称连线上产生第二条裂纹,而是以三条... 详细信息

本文对静态破碎剂作用下混凝土模型的破坏过程进行了物理和数值模拟试验,试验研究结果表明,单孔方形混凝土模型裂纹的扩展和破坏不是通常认为的像开采中的大理石破坏那样:第一条裂纹产生以后,在其对称连线上产生第二条裂纹,而是以三条主裂纹的形式破坏。并用数值模拟的方法再现了在静态破碎剂作用下,这三条主裂纹的萌生、扩展到最后的失稳扩展过程。

关键词：静态破碎物理试验数值模拟主裂纹

软岩静态破碎中群孔相互作用机制及其应用研究

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软岩静态破碎中群孔相互作用机制及其应用研究

作者：尹文杰湖南大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展,近年来人口涌向大城市和超大城市,这导致人们不得不更多地利用地下空间。然而,在城市繁华地带挖掘软岩遭遇了阻碍,这已成为一个备受关注的社会问题。为了解决这一难题,本文采用相似材料替代软岩进行模型试验,摒... 详细信息

随着我国经济的快速发展,近年来人口涌向大城市和超大城市,这导致人们不得不更多地利用地下空间。然而,在城市繁华地带挖掘软岩遭遇了阻碍,这已成为一个备受关注的社会问题。为了解决这一难题,本文采用相似材料替代软岩进行模型试验,摒弃了传统开挖方法,采用多边形孔来进行静态裂岩,并结合数值模拟研究方法,对裂岩机制和破岩效果进行了研究。在开展模型试验前,利用相似原理确定相似比尺,并将水泥、石膏、以及河砂作为替代软岩的相似材料。根据软岩的物理力学性质,开展了3因素3水平的正交试验,对软岩相似材料的配比进行系统研究,通过线性回归分析获得对应的回归方程,对各力学参数进行敏感性分析。根据相似原理进行了双孔静态膨胀室内试验,以模拟不同孔间距、强度和孔偏转角条件下的静态破碎过程。试验阶段通过应变数据总结,试验结果表明:靠近裂缝处的应变曲线经历了试验初期、起裂前、裂缝失稳扩展和平稳波动四个阶段。通过对不同试块的裂缝分布和破裂效果进行分析,研究了不同因素对静态致裂的影响。在低强度和无孔偏转角条件下,使用正三角形孔可以产生定向裂缝,将模型分裂成块,主裂缝呈“X”型,破碎效果较好。但是,孔偏转角的存在会抑制裂缝的发展,随着孔偏转角度的增加,抑制效果变得越来越显著。为进一步研究偏转角裂岩效果的影响,采用了FPC颗粒流数值软件。在物理试验基础上进行扩充和对比,揭示了裂纹产生的原因。从裂纹数量和裂纹发育过程出发,分析偏转角对致裂结果的影响作用。通过监测模型试样的应力历史,总结出模拟全过程的三个阶段,并与物理试验的四个阶段进行对比,发现数值模型应力曲线的变化趋势和试块应变片的应变趋势基本一致。同时研究了不同组合孔的致裂结果,将静态致裂软岩的机制应用到具体工程背景,通过对圆孔、方形孔、三角孔以及不同孔型的组合的模拟计算,演化出每个方案的预裂过程,得到组合孔形式下的裂纹发育受到的阻碍作用更小,破碎程度更佳,能够形成连通效果良好的裂纹网格,降低岩体完整程度和抗压强度。最后为降低静态开挖对综合管线的影响,切断应力的传递路径,针对广泛存在的膨胀泥岩所面临的静态开挖问题,提出了一种弧形减震装置及其安装方法,以消除管道震动影响以及变形。

关键词：软岩静态破碎异形孔裂纹孔间距孔偏角多孔

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对混凝土剪力墙静态破碎效果的试验研究

哈尔滨工业大学学报 2021年第10期53卷 23-30页

作者：李瑞森郑文忠姜智盛郭常顺王英结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

为考察成孔方式、剪力墙厚度等对混凝土剪力墙静态破碎效果的影响,开展了9片混凝土剪力墙试件的静态破碎试验。采用倾斜向下斜交于墙片侧面打孔、注入静态破碎剂进行破碎和竖直向下垂直于墙片顶面打孔、注入静态破碎剂进行破碎这两种破... 详细信息

为考察成孔方式、剪力墙厚度等对混凝土剪力墙静态破碎效果的影响,开展了9片混凝土剪力墙试件的静态破碎试验。采用倾斜向下斜交于墙片侧面打孔、注入静态破碎剂进行破碎和竖直向下垂直于墙片顶面打孔、注入静态破碎剂进行破碎这两种破碎方案。为提高破碎效果,在墙片侧面打孔后用锯片切断钻孔侧的竖向分布钢筋,在墙片顶面打孔后用锯片切断两侧的水平分布钢筋。试验结果表明:采用这两种破碎方案,破碎后产生的块体短边尺寸为孔间距或者孔边距;倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度随墙片厚度的增加逐渐增大;竖直向下垂直于墙片顶面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度与墙厚无关;破碎效果的先后顺序为:竖直向下垂直于墙片顶面打孔并切断两侧水平分布钢筋>竖直向下垂直于墙片顶面打孔不切断钢筋>倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并切断钻孔侧竖向分布钢筋。

关键词：静态破碎混凝土剪力墙墙厚切断钢筋破碎效果

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大孔径静态破碎膨胀压力特性及布孔参数分析

爆炸与冲击 2015年第4期35卷 467-472页

作者：姜楠徐全军龙源廖瑜林卫解放军理工大学野战工程学院江苏南京210007 南京市城建集团江苏南京210002

大孔径静态破碎与传统静态破碎有着显著的不同。利用电测法测量了直径40和100mm钢管中的破碎剂膨胀压力和温度,对比分析了两种工况下的不同现象。实验表明,孔径的增加能够提高膨胀压力,加快反应速度。基于实验的数据,利用有限元方法计... 详细信息

大孔径静态破碎与传统静态破碎有着显著的不同。利用电测法测量了直径40和100mm钢管中的破碎剂膨胀压力和温度,对比分析了两种工况下的不同现象。实验表明,孔径的增加能够提高膨胀压力,加快反应速度。基于实验的数据,利用有限元方法计算了静态破碎时钻孔周围岩石介质中的应力分布。基于实验数据和有限元数值计算结果,使用数据拟合方法对静态破碎时岩石中的应力分布弹性模型进行修正,得到了应力分布方程。利用该方程推导的布孔参数计算公式,适合运用于实际工程之中。

关键词：爆炸力学静态破碎有限元方法大孔径数据拟合应力分布