2016年主要研究成果

 

　　一、针对板集煤矿副井马头门及连接硐室群上覆厚表土薄基岩、位于软弱围岩中这一复杂工程地质条件,对马头门的修复治理技术进行了研究。首先,根据工程地质条件,分析了副井井筒及马头门破坏原因,提出了马头门及连接硐室处修复治理原则。然后,通过设计优化,两侧断面形状采用曲墙三心拱。提出采用4分层施工,及时进行一次支护和加强支护,再进行永久支护的技术方案。通过副井马头门施工实践和现场工程实测钢筋钢混凝土碹体受力变形情况表明,混凝土最大压应变为-193×10^-6,钢筋最大压应力为36.6 MPa,均小于设计值,说明马头门碹体结构安全可靠。

 

　　二、针对首次立井煤矿TBM掘进硬岩巷道工程应用实际,进行了巷道围岩稳定性分析和施工信息化监测,并采用ABAQUS有限元数值软件研究了巷道围岩位移场、应力场和塑性区的分布规律,分析了拟定支护方案的巷道围岩稳定性。结果表明,巷道顶部的最大下沉量为33.26 mm,巷道围岩的塑性区范围为0.8~1.2 m。确定支护方式为锚网支护。在试验巷道掘进过程中,进行了围岩内部裂隙发育情况、巷道收敛变形和锚杆受力监测。巷道顶板围岩破损深度达1.5 m,两帮最大收敛量为12 mm,锚杆轴力变化范围为43.1~65.1 k N。TBM施工硬岩巷道月进尺达404 m,相比传统的钻爆法和综掘法单进提高5~10倍,工程应用表明,该工法安全高效。

 

　　三、基于模糊随机有限元的基本原理及方法,对结构失效函数和材料本构关系作等效模糊化处理,设定输入输出模糊随机变量,建立钢筋混凝土外层井壁结构的模糊随机有限元分析模型。利用ANSYS数值计算外层井壁结构的模糊随机有限元可靠性,结果表明:由于综合考虑到各变量参数的不确定性,获得的模糊随机有限元可靠性相比常规的有限元可靠性总体偏低,其结果更能反映实际工况。此外,模糊随机有限元可靠性以区间值表征不同井段的可靠程度,较常规可靠性的定值表现方法更具工程针对性。模糊随机有限元灵敏度分析发现:影响外层井壁结构可靠性的重要因素依次是井壁冻结压力、混凝土抗压强度和厚径比。通过ANSYS灵敏度散点图可指明主要输入变量的变动对输出变量的影响程度以及变量需改动的大致区间范围。

 

题名	来源	发表时间
人工水平冻结法施工隧道冻胀与融沉效应模型试验研究	土木工程学报	2007
深立井连接硐室群围岩稳定性分析及支护对策	煤炭学报	2011
冻结井预制弧板井壁接头刚度模型	煤炭学报	2007
疏水沉降地层竖向可缩性井壁附加力分布规律研究	岩土力学	2007
特厚表土层立井冻结方案多目标灰色局势决策	安徽理工大学学报(自然科学版)	2007
我国深立井冻结法凿井安全现状与思考	安徽理工大学学报(自然科学版)	2013
变断面深厚表土钻井井壁竖向结构稳定性	煤炭学报	2008
煤矿深立井连接硐室群施工顺序优化	合肥工业大学学报(自然科学版)	2011
冻结井高强钢筋混凝土预制弧板井壁接头力学特性试验研究	合肥工业大学学报(自然科学版)	2006