摘要：针对冲击地压导致锚杆及其构件失效问题，设计了一种增加叠片吸能构件的新型锚杆。为研究新型叠片式吸能锚杆在动态冲击条件下的吸能和抗冲击特性，通过动态冲击试验和数值模拟比较了新型叠片式吸能锚杆与普通高强度锚杆在不同冲击能量下的性能。结果表明：引入叠片可显著降低锚杆顶部紧固端和锚杆尾部螺母处的冲击力和应变量，有效降低锚杆在冲击载荷下的变形程度，提高新型锚杆在冲击载荷下的结构完整性；冲击能量在30 kJ以下时，叠片均作为主要吸能部件吸收大部分冲击能量，引入叠片有效增强了新型锚杆吸能和抗冲击能力。

摘要：随着煤矿开采深度的增加,敞开式TBM应用于深部煤矿巷道施工时遇到的不良地质问题逐渐突出。为了使敞开式TBM在深部巷道中安全、高效地施工,需要对敞开式TBM机型做出针对性设计,以应对断层及破碎带、高地应力、高地温、瓦斯突出等不良地质环境。断层及破碎带敞开式TBM配置超前钻注一体机1台、相互独立的锚杆钻机4台,可以有效地进行超前地质钻探及对破碎围岩进行加固;高地温环境下内/外循环水冷却系统、刀盘增加喷水嘴等设计可降低作业施工环境温度;对于其他不良地质环境均做出针对性设计。敞开式TBM针对性设计可以提高工作效率、降低施工成本、加快施工进度,在深部巷道不良地质施工中取得良好成果,并为其他类似工程提供借鉴和指导。

摘要：煤矿开采进入深部以后,地质力学环境远比浅部复杂得多,由此引起的各种非线性力学现象越来越严重,给深部支护与开采带来很大的难度。夹河矿2442工作面上材料道复合顶板松散、破碎,采用原支护形式很难有效控制,进而加剧两帮收缩和底板臌起,严重影响巷道的正常掘进和安全生产。通过对该巷道工程地质条件的综合分析和地质力学评估,采用数值模拟和理论分析方法研究该类巷道的变形破坏机制,有针对性地提出锚网索耦合支护设计方案,现场试验结果表明该支护设计方案可取得良好的支护效果。

摘要：煤矿立井井壁的破裂一直是一个未能很好解决的重大课题,主要原因是井壁设计时未充分考虑温度应力的影响,致使井壁的强度不能满足正常使用的要求。为此,分析了立井井壁温度应力的形成及其对井壁破裂的重要作用。从物理学中的热胀性原理及热传递理论入手,全面考虑了固体力学中的热弹性理论、材料力学中的静不定问题的求解方法以及土与弹性固体之间的相互作用原理,着重研究了作用于井筒外壁上的摩擦力分布规律,推出了求解温度应力的解析公式,并通过具体算例分析了立井井壁危险层面处的各应力成分。分析结果表明,危险层面上的竖向温度应力高达80%,环向温度应力高达70%,因而得出了“温度应力才是导致立井井壁破裂的最主要因素”的重要结论。所得结果不仅可用于煤矿立井井壁的设计,而且还可用于立井井壁破裂原因的分析及相应事故的鉴定。

摘要：针对工程实践中高大模板支撑结构(高支模)安全监测缺少科学、合理预警阈值问题,提出一种融合数据与模型的监测预警阈值确定及更新方法。以某实际高支模工程为例,根据专项设计资料和施工现场边界设置条件建立有限元模型,进行屈曲破坏分析,确定初始预警阈值,用于指导现场监测。搭建视觉监测系统,实时监测高支模结构位移,感知数据并进行超限预警;反馈实测数据,更新有限元模型,将更新后的模型屈曲破坏位移和初始预警阈值进行对比,并分析阈值合理性。结果表明,随着时间积累,高支模结构水平偏移和竖向沉降均呈逐渐增大趋势。提出的监测预警阈值确定及更新方法可在工程实践中不断迭代改进,更新后的模型屈曲破坏位移大于初始报警阈值,说明初始预警阈值偏于安全,取值合理。

摘要：为达到优化胶合模板支撑体系,节约胶合模板施工成本的目的,根据胶合模板支撑体系特点,结合优化理论提出胶合模板体系优化模型,以施工成本最低为目标,各支撑杆件承载力为约束条件,根据楼板尺寸,合理计算主、次肋及支撑间距.优化结果表明:传统的模板支撑体系设计过于保守,且没有考虑楼板尺寸对支撑体系设计的影响,胶合模板体系优化模型可以根据实际情况,合理选择支撑类型、优化设计支撑间距,可达到节约施工成本的目的.同时,开发了模板优化设计软件,使复杂的模板优化设计过程变得简单易操作,大大提高了设计者的工作效率,并与BIM技术相结合,利用BIM技术3D可视化、施工模拟等优势解决了设计图纸复杂,设计交底困难等问题,实现胶合模板设计、施工、管理的一体化.

摘要：工程用水泥基复合材料(ECC)与玻璃纤维增强复合材料(GFRP)协同工作可以有效提高结构的耐久性,但关于它们在冻融循环作用下的粘结耐久性能研究较少.通过设计9组共计42个试件,并采用快冻法研究了75次冻融循环后ECC材料与普通混凝土的质量损失率、横向相对动弹性模量及ECC与GFRP筋粘结强度的变化情况,并对试件粘结滑移曲线进行对比分析.结果表明,ECC材料的抗冻性能明显优于普通混凝土,同时75次冻融循环后,强度等级为C30与C50的ECC与GFRP筋的粘结强度分别为普通C30混凝土与GFRP筋粘结强度的3.0倍及4.3倍;将拉拔试验结果与目前国内外广泛应用的mBPE模型、CMR模型和连续曲线模型进行拟合对比,得到了mBPE模型及CMR模型相应的拟合参数和拟合相关系数,并发现CMR模型的拟合预测效果更好.

摘要：为研究某城市地下小型采空区的岩层稳定性,采用三维相似模型方法,对城市潜在地质灾害问题进行了超载破坏试验研究。根据相似模拟理论,以中粗河砂为骨料配置了相似材料,采用砌筑法建立了相似模型。对岩层进行逐级竖向加载至破坏,同时监测了地表位移、矿柱和岩层顶板的应变变化,并采用内窥镜拍摄了顶板和矿柱的破坏演变过程。计算分析了岩层表面的位移、曲率变形、顶板的应变,及矿柱的破坏随荷载增加的变化曲线。综合几个方面来分析岩层的稳定性。试验结果表明:①岩层表面荷载小于2MPa时,岩层表面变形很小,属于稳定状态;2MPa后岩层变形呈随荷载迅速增大的状态,并表现出明显的不均匀变形特征。②岩层表面荷载不超过1.2MPa时,顶板应变处于线性小变形阶段,属于稳定阶段;而后顶板应变随岩层表面荷载迅速增加,当荷载增大到5MPa时,应变曲线上出现明显的拐点,顶板开始出现破坏现象。③根据影像记录,顶板先于矿柱出现受拉裂缝破坏,而后矿柱出现剪切破坏现象。因此,未来的破坏模式必将是顶板先于矿柱出现拉裂缝破坏现象,所以要从防止顶板拉裂的角度来控制岩层的稳定性。综上所述,最终确定岩层表面瞬时荷载为1.2MPa,并且在未来的开发设计中,应充分考虑该区域岩层因存在地下不规则采空区而导致的不均匀变形问题。

摘要：利用自行设计的深部岩爆过程实验系统,对深部高应力条件下的花岗岩岩爆过程进行实验研究。岩爆实验过程可模拟实际工程的开挖条件:对加载至三向不同应力状态下的板状花岗岩试样,快速卸载一个方向的水平应力,保持其他两向应力不变或保持其中一向应力不变增加另外一向应力。实验过程中采集3个方向应力随时间的变化数据,获得花岗岩岩爆全过程应力曲线。根据实验结果,将花岗岩岩爆全过程分为平静期、小颗粒弹射、片状剥离伴随着颗粒混合弹射及全面崩垮4个阶段;将花岗岩岩爆的破坏形式分为颗粒弹射破坏、片状劈裂破坏和块状崩落破坏;分析发生岩爆后花岗岩试样的微观结构破坏特征;根据卸载后发生岩爆的最大主应力与岩石单轴抗压强度的比值对岩爆强度进行分类;根据卸载后至发生岩爆现象的时间,将岩爆分为滞后岩爆、标准岩爆和瞬时岩爆,并对花岗岩岩爆发生机制进行初步探讨。

摘要：裂隙岩体冻胀现象在富水岩层冻结工程中普遍存在,冻胀力易使得岩体裂隙尖端应力集中而产生新的微裂纹,微裂纹扩展贯通导致岩体发生不同程度破坏。为揭示裂隙岩体冻融损伤演化机制,探究以冻胀力驱动下的岩体裂隙扩展规律,利用超薄型电阻式压力传感器、温度传感器、低温恒温箱组成的冻胀力测试系统对不同冻结速率、不同裂隙尺寸、倾角以及不同边界条件下红砂岩贯通裂隙中的冻胀力进行测试,分析了贯通裂隙中冻胀力演化规律、冻胀劣化机制以及冻胀破坏模式。结果表明:含贯通裂隙试样典型冻胀力演化过程分为初始冻结阶段、迅速上升阶段、卸荷阶段、维持阶段、消散阶段;冻胀作用使得贯通裂隙端部附近出现明显裂纹扩展现象,试样整体呈竖向张拉破坏;贯通裂隙最大冻胀力随隙宽呈单指数函数增长、与温度成线性正相关;冻结过程中,试样边界条件对裂隙冻胀力影响显著,刚性约束边界条件下最大冻胀力达到1.27 MPa,融化过程中,不同边界条件对应不同冻胀力跌落现象;低温条件下贯通裂隙红砂岩冻胀力变化特征与冻胀过程中声发射能量变化规律一致,充分验证了冻胀力对贯通裂隙岩体的损伤劣化作用。研究成果可为裂隙岩体冻胀力理论计算与数值分析、冻融损伤机制、冰-岩耦合特性以及煤矿立井冻结壁设计等提供参考。