对注浆预加固控制围岩变形的数值模拟
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隧道工程的围岩稳定性分析隧道工程是一项复杂而重要的工程项目,其中围岩的稳定性对于隧道的安全运行至关重要。
本文将对隧道工程中的围岩稳定性进行分析,并提出相关解决方案。
一、围岩稳定性的重要性围岩是指构成隧道周围墙壁的地质层,其稳定性是保证隧道工程安全运行的关键。
围岩的稳定性受到多种因素的影响,包括岩层的物理和力学性质、水文地质条件、地应力状态等。
二、围岩稳定性分析方法为了评估围岩的稳定性,我们可以采用以下几种分析方法:1. 岩体力学参数测试:通过现场采样和实验室测试,获取围岩的力学参数,如强度、刚度等。
这些参数的准确性对于稳定性分析非常重要。
2. 采用数值模拟方法:利用有限元或离散元等数值模拟方法,对围岩进行力学分析,预测其变形和破坏情况。
这种方法可以考虑多种力学因素,并得到相对准确的结果。
3. 实地观察和监测:利用现场观察和监测手段,对隧道的变形、裂缝、水渗等现象进行观察和记录。
这些观测数据可以为围岩稳定性评估提供重要依据。
三、围岩稳定性分析的影响因素围岩稳定性受到多种因素的影响,下面列举一些常见的影响因素:1. 地质情况:包括岩性、岩层结构、断裂和节理等。
不同的地质条件会对围岩的稳定性产生不同的影响。
2. 水文地质条件:地下水位、地下水流等因素对围岩的饱水状态和应力分布有着重要的影响。
3. 地下应力状态:地应力是指地层中存在的自重应力和外界荷载所引起的应力。
合理的地应力分析对于围岩稳定性评估至关重要。
4. 施工过程:隧道的施工过程中,如钻孔、爆破、掘进等操作会对围岩稳定性产生一定的影响,需要合理考虑。
四、围岩稳定性分析解决方案在进行围岩稳定性分析时,我们可以采用以下一些解决方案:1. 合理设计支护结构:通过合理的支护结构设计,可以有效地改善围岩的稳定性。
常用的支护方法包括锚杆支护、喷射混凝土衬砌等。
2. 注浆加固:在围岩中注入硬化材料,增加其强度和刚度,提高稳定性。
注浆加固是常用的围岩稳定措施之一。
注浆加固技术在沿空掘巷小煤柱的研究与应用摘要:近年来,我国对煤矿的需求不断增加,煤矿开采越来越多.为提高煤炭资源回收率,部分煤矿使用沿空掘巷小煤柱布置工作面,但小煤柱在工作面回采过程中受到顶板来压和巷帮压力作用,小煤柱变形越来越严重,不利于工作面正常安全生产,因此本文首先分析固化支护原则,其次探讨沿空掘巷护巷煤柱注浆加固技术,最后就注浆加固支护效果检验进行研究,以供参考.关键词:沿空掘巷;窄煤柱;注浆加固引言沿空掘巷的巷道受到采动以及支撑压力等因素的影响,其围岩的裂隙发育、部分区域松散破碎、矿压表现突出,使得采空区的煤柱经常发生片帮,有时还会导致底板变形量大等现象,这些现象对回采过程中的安全性有极大的影响,并且使得维修巷道的成本增加,沿空掘巷中,小煤柱的稳定性对整个巷道的稳定性具有直接影响,本文采用注浆的方法对其进行加固,可以有效解决这一过程中巷道围岩发生变形或者破坏的难题。
1固化支护原则(1)保证巷道加固后保持巷道稳定,并使巷道的变形量确保在设计允许范围内,从支护方案及支护机理上,要着眼于喷浆封闭软弱岩煤体锚杆锚注联合支护,以提高围岩自身承载能力,实现强韧性封层、稳压注浆胶结主动支护、保证支护结构稳定的原则。
(2)要充分考虑到受强膨胀围岩来压快、变形量大和破碎极其严重的特点,采用支护重点在于对弱结构岩层和极软弱煤层造成巷道顶板两帮破坏的严重地段,进行放顶和扩帮,进行补锚补喷进行注浆固结围岩。
(3)施工过程中严格把控施工技术与安全生产的相互衔接、相互协调和相互促进,以安全为先,技术把关,达到巷道施工安全,后期巷道支护稳定、使用寿命增长、服务于矿井安全生产的原则。
2沿空掘巷护巷煤柱注浆加固技术2.1监测煤柱内部的应力注浆效果检验是通过围岩应力计来比较确定的,在煤柱上打孔分别测量已注浆和未注浆的煤柱内应力变化。
可以得出已注浆的煤柱孔内应力大于未注浆的煤柱,这一结果表明进行注浆加固可以连接破碎的煤岩,使其称为整体,增强其强度和承载力,同时也提高了其稳定性,更好的对围岩进行了控制。
注浆方法加固采区巷道施工摘要以北皂煤矿四采区回风巷道为例,分析论述了采区巷道变形破坏的原因及注浆法加固巷道围岩的机理,介绍了注浆法加固围岩的施工工艺,并针对注浆法加固巷道围岩存在的问题提出了改进方法。
关键词注浆加固围岩变形破坏采区巷道1注浆法加固围岩机理及必要性注浆法加固围岩,就是针对采场及巷道内裂隙较为发育而难以维护的破碎顶板及帮部,在顶板来压前预先向裂隙内注入固化材料,以改善围岩的力学性能,提高岩体自身的强度,从而改善巷道的维护状况。
四采区上部有一条SE方向的张性背斜轴,由于它的影响,造成四采区上部煤体节理相当发育,而其回风巷正布置在这一区域内。
与四采区上部回风巷毗邻的是4201-1工作面,该工作面的材料巷与四采区上部回风巷平行,间距44m。
由于4201-1工作面采动的影响,四采区上部回风巷740m的锚喷巷道有400m已严重变形、掉顶、片帮,最后不得不重新架设U型钢棚;剩下的340m巷道虽没有架设U型钢棚,但喷层大部分也出现了裂纹,且发生不同程度的变形。
造成巷道变形的原因主要有两方面:①由于采动的影响,巷道压力增加;②由于煤体本身节理极发育,煤体的裂隙多,在采动影响下,裂隙继续扩展,松动圈扩大,造成巷道围岩自身承载能力降低。
因此,锚喷支护在顶板来压时,喷层破裂、脱落,顶板下沉,甚至连架设U型钢段的棚体都产生严重变形。
对于破坏严重的巷道,传统的方法只能是加密U型钢支护,这样做不但消耗大量的人力、物力,而且效果也不好。
经过分析论证,并结合已有的软岩支护技术成果,认为通过向支护体后注入具有固化作用的浆液提高围岩的整体性,进而提高围岩自身的承载能力,可达到减轻巷道破坏程度的目的。
2注浆材料的选择目前国内外主要采用高水速凝材料为固化材料,它具有可泵、速凝、早强等固化材料所需的特性。
水泥浆、水玻璃的混合物不仅具有固化材料所需要的主要特性,且价格低廉;另外,我矿现有的TBW-50/15泥浆泵能达到注浆要求的泵压,故选择以水泥、水玻璃的混合物作为加固围岩的注浆材料。
高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术作者:覃子秀林志严远方冯万林吴秋军来源:《西部交通科技》2023年第11期摘要:文章結合依托工程对高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术展开研究,得出如下结论:(1)大变形灾害严重程度与地应力等级、围岩软弱程度高度相关,地应力越高、围岩越软弱,大变形越严重;(2)大变形灾害具有变形量大、持续时间长以及空间分布不均的特点;(3)大变形灾害处治应遵循“抗放结合、共同承载、动态控制”的原则,采取多项主动支护措施,降低灾害影响。
关键词:高地应力;隧道;大变形;施工技术;灾害处治0引言近年来,我国公路路网向地质条件与地质环境更为复杂的中西部延伸,配套的隧道工程也因地质条件等因素逐渐向大埋深、地质因素更复杂的方向发展,复杂的工程条件带来诸多影响隧道结构稳定性的问题。
目前,学者们针对高地应力软岩大变形灾害开展了大量研究工作,深入地认识了大变形特征与变形控制技术。
赵瑜等[1-2]结合数值模拟手段,对高地应力软岩隧道大变形特征进行了分析。
朱朝佐等[3]结合分段施工工艺,提出了采用格栅纵向连接形式以提高支护结构纵向整体性的方法。
张宏亮等[4]分析比对了武都西隧道大变形多种施工方案,认为应力释放至一定程度后及时施作二衬可有效解决大变形问题。
卢阳[5]结合文笔山隧道大变形处治成功案例,提出了“因隧制策,动态调整”的施工原则。
另外,也有学者认为高地应力软岩隧道施工应采取“强支护”措施对抗围岩变形,但这并不适用于所有等级的大变形灾害,容易对现场施工产生误导。
本文根据高地应力软岩隧道大变形特征,结合依托工程,对变形控制技术进一步探索与研究,以期形成成套处治技术,解决高地应力软岩隧道大变形控制技术难题。
1 高地应力软岩隧道大变形特征1.1 工程背景木寨岭特长隧道全长15 km,最大埋深为629.1 m,穿越木寨岭,沟通西南地区与甘肃及西北地区。
隧址区地质环境极其复杂,地处秦岭构造带,工程开展极具挑战,在建设期间发生了强烈的大变形灾害。