現(xiàn)代巖土工程理論與應(yīng)用

1、現(xiàn)代巖土工程理論與應(yīng)用弱膠結(jié)軟巖巷道支護(hù)摘要巖土工程是歐美國(guó)家于20世紀(jì)60年代在土木工程實(shí)踐中建立起來(lái) 的一種新的技術(shù)體制。巖土工程是以求解巖體與土體工程問(wèn)題，包括 地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問(wèn)題，作為自己的研究對(duì)象。 巖土 工程研究的對(duì)象是巖體和土體。巖體在其形成和存在的整個(gè)地質(zhì)歷史 過(guò)程中，經(jīng)受了各種復(fù)雜的地質(zhì)作用，因而有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和地應(yīng)力 場(chǎng)環(huán)境。而不同地區(qū)的不同類(lèi)型的巖體，由于經(jīng)歷的地質(zhì)作用過(guò)程不 同，其工程性質(zhì)往往具有很大的差別。巖石出露地表后，經(jīng)過(guò)風(fēng)化作 用而形成土，它們或留存在原地，或經(jīng)過(guò)風(fēng)、水及冰川的剝蝕和搬運(yùn) 作用在異地沉積形成土層。在各地質(zhì)時(shí)期各地區(qū)的風(fēng)化環(huán)境、搬運(yùn)和

2、 沉積的動(dòng)力學(xué)條件均存在差異性，因此土體不僅工程性質(zhì)復(fù)雜而且其 性質(zhì)的區(qū)域性和個(gè)性很強(qiáng)?，F(xiàn)代巖土工程主要介紹近年來(lái)在巖土工程施工中所采用的現(xiàn)代技 術(shù)及理論知識(shí)，主要有注漿法、凍結(jié)法、帷幕法，在井巷施工中還包 括沉井法施工和鑿井法施工等一系列技術(shù)。下面我就以下幾方面內(nèi)容 敘說(shuō)通過(guò)現(xiàn)代巖土工程理論與應(yīng)用這門(mén)課程我所學(xué)到的知識(shí)。關(guān)鍵字：巖土工程理論應(yīng)用1弱膠結(jié)軟巖特性與巷道支護(hù)對(duì)策1.1弱膠結(jié)軟巖特性-弱膠結(jié)軟巖是在我國(guó)西部礦山白堊系、侏羅系地層中廣泛存在的 一類(lèi)特殊軟巖。由于西部特殊的成巖環(huán)境和沉積過(guò)程，形成了其獨(dú)特 的物理力學(xué)性質(zhì)，強(qiáng)度低、膠結(jié)差、易風(fēng)化、遇水泥化是其典型特征。(例如上海廟RQD

3、指標(biāo)為13%-27%，軸向壓強(qiáng)5-8MPa，軟化系數(shù)為 0.18-0.25)巷道圍巖具有自穩(wěn)時(shí)間短、變形大、流變特征明顯等特 點(diǎn)。1.1 .1強(qiáng)度極低單向抗壓強(qiáng)度為7.21Mpa，是同層位煤的48%。原因：(1)巖體質(zhì)量差。天然容重為20.6KN/m3，容重很低，而孔隙 比并不高，平均值為0.9675%;(2)天然巖體富含水，該巖體天然含水 率為16.94%，飽和含水率17.06%，天然巖體含水接近飽和狀態(tài).1.1.2含水率對(duì)變形特性反映極敏感由天然狀態(tài)到飽和狀態(tài)，含水率只升高了 0.12%，而單軸抗壓強(qiáng)度 下降了 40%。摩擦角下降了 16.5%、內(nèi)粘聚力下降了 11.1% ；如圖1-1。-

4、圖1-1含水率與單軸抗壓強(qiáng)度的關(guān)系1.2弱膠結(jié)軟巖巷道支護(hù)面臨的問(wèn)題弱膠結(jié)軟巖巷道支護(hù)常出現(xiàn)以下幾種現(xiàn)象：（1）圍巖自穩(wěn)時(shí)間短，來(lái)壓快；（2）圍巖變形量大、速度快，收斂時(shí)間長(zhǎng)；（3）圍巖遇水容易崩解，噴層削落嚴(yán)重；（4）巷道變形量大、收斂時(shí)間長(zhǎng)。自穩(wěn)時(shí)間短一一自穩(wěn)時(shí)間僅為幾十分鐘到幾小時(shí)，巷道來(lái)壓快，要 立即支護(hù)或超前支護(hù)，方能保證巷道圍巖不致冒落。掘進(jìn)后的第1-2d，圍巖變形速度少的5-10mm/d，多的達(dá) 50-100mm/d ；變形持續(xù)時(shí)間一般25-60d，有的長(zhǎng)達(dá)半年以上還不穩(wěn) 定。2弱膠結(jié)軟巖巷道支護(hù)技術(shù)探討2.1 弱膠結(jié)軟巖支護(hù)弱膠結(jié)軟巖支護(hù)理念：剛?cè)醿?yōu)化、時(shí)空控制；強(qiáng)剛?cè)跞?、快?/p>

5、閉。錨固理念：宜密、不宜長(zhǎng)，長(zhǎng)短搭配（重視加固、淡化懸吊）。支護(hù)形式：錨、網(wǎng)、噴、索、U型鋼組合。2.2強(qiáng)含水巷道要求封閉迎頭、超前固巖、減少擾動(dòng)、強(qiáng)力支撐，如圖2-1所示。圖2-1巷道支護(hù)圖3弱膠結(jié)軟巖巷道支護(hù)實(shí)踐3.1原有支護(hù)遇到的問(wèn)題巷道變形劇烈，支護(hù)破壞嚴(yán)重，巷道變形長(zhǎng)期不能穩(wěn)定，在5號(hào)交 叉點(diǎn)以東部位頂板下沉量在3個(gè)月的時(shí)間里達(dá)到了 634mm，不得不進(jìn) 行翻修。在穿過(guò)富水砂巖地層時(shí)，遇到了地質(zhì)破碎帶，導(dǎo)致巷道出現(xiàn) 了冒頂，冒落高度達(dá)10m，據(jù)礦建部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)涌水量為300m 3 /h多。 給石門(mén)的掘進(jìn)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，如圖3-1所示。圖3-1小導(dǎo)管注漿效果圖待巷道迎頭噴漿封閉后，采

6、用小導(dǎo)管向巷道迎頭頂板超前注漿，加 固巷道掘進(jìn)方向頂板圍巖，并隔絕頂板圍巖中的水向巷道中滲透。3.2弱膠結(jié)含水軟巖巷道合理施工方法研究巷道開(kāi)挖作業(yè)施工，宜采用掘進(jìn)機(jī)破巖方式掘進(jìn)，巖石掘進(jìn)機(jī)不光 具有掘進(jìn)功能，還具有出砰功能、導(dǎo)向功能。這種作業(yè)方式成巷效果 好、對(duì)圍巖擾動(dòng)影響較炮掘破巖方式小、施工速度快、效率高和工作 安全等優(yōu)點(diǎn)，特別適合若膠結(jié)含水軟巖的巷道施工。3.3弱膠結(jié)含水軟巖巷道合理施工方法研究錨桿長(zhǎng)度2200mm，間排距600mm X 600mm，錨固長(zhǎng)度700mm，鋼筋 網(wǎng)0 6mm，網(wǎng)格間距100mm X 100mm，錨索采用0 15.4mm的鋼絞線(xiàn)，長(zhǎng) 度6000mm，錨固長(zhǎng)度1

7、100mm，排距為兩架U型棚的距離，每排三根， 頂板正頂一跟，兩肩各一根(間距為2000mm )。3.4弱膠結(jié)含水軟巖巷道合理施工方法研究檢查現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)投摘頂幫危巖懸砰，搭設(shè)好操作臺(tái)，操作臺(tái)高度以便 于操作為宜；丈量巷道寬度、高度，確認(rèn)達(dá)到使棚斷面后，按棚距0.8m靠幫挖 腿窩、豎棚腿用錨桿固定牢固；操作臺(tái)上的人員將棚梁提起與棚腿搭接合茬，搭接處用2副卡纜卡 牢固，棚后拱頂、拱肩、拱腰使用木楔、木批、背板與頂幫背實(shí)； 復(fù)噴，復(fù)噴時(shí)間為兩天左右。3.5弱膠結(jié)軟巖巷道支護(hù)研究弱膠結(jié)軟巖巷道支護(hù)方面還要加強(qiáng)以下幾方面的作用：(1)系統(tǒng)研究“弱膠結(jié)軟巖的物理、力學(xué)性質(zhì)，掌握其不同地質(zhì)環(huán) 境下的力學(xué)響應(yīng)，建立不同類(lèi)型的軟巖本構(gòu)關(guān)系并確定相應(yīng)的參數(shù)。(2 )堅(jiān)持施工現(xiàn)場(chǎng)跟蹤測(cè)試，及時(shí)分析測(cè)試信息，以此為主要依據(jù) 調(diào)整或改革支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。(3 )建立弱膠結(jié)軟巖支護(hù)的新理念，不受傳統(tǒng)技術(shù)和觀(guān)念約束進(jìn)行 支護(hù)系統(tǒng)改革