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题名膨胀型浆体力学性能及其注浆加固研究进展与展望
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作者
姚囝
竺愿成
叶义成
吕垒
林坤峰
谈博海
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机构
武汉科技大学资源与环境工程学院
冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室
中钢集团武汉安全环保研究院有限公司
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出处
《金属矿山》
北大核心
2025年第9期14-36,共23页
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基金
国家自然科学基金项目(编号:51804224)。
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文摘
针对普通型浆体易干缩影响加固效果且仅对被支护岩体提供黏结作用的缺陷,提出了膨胀型浆体“先挤后黏”的注浆加固思路。系统开展了膨胀型浆体性能、膨胀型浆体—岩体力学特性和膨胀型浆体应用试验3个部分研究。首先,介绍了膨胀型浆体体积膨胀率、膨胀应力发育特征及其膨胀机理,分析了不同约束条件、约束应力对其膨胀及强度等性能的影响规律,并探讨了膨胀型浆体力学强度提升和凝结时间调控方法。然后,采用理论分析、试验研究等方法,研究了浆—岩复合岩体强度模型和剪切力学机制。最后,采用数值模拟和现场试验等方法,探索了膨胀型浆体在急倾斜层状岩体巷道顶板注浆加固和砂浆注浆锚杆支护方面的应用效果,揭示了其注浆加固力学作用机理。结果表明:①膨胀型浆体具有较好的体积膨胀率和膨胀应力,在不同约束条件下的最大体积膨胀率分别为36.96%、20.22%及3.89%,试样单轴抗压强度分别为2.53、8.82、13.55 MPa。浆体膨胀发育所受的约束条件越多,体积膨胀率越小,强度越高。②膨胀型浆体和普通型浆体裂隙注浆加固下的浆—岩复合岩体剪切强度分别为2.95 MPa和2.26 MPa,膨胀型浆体裂隙注浆加固的浆—岩复合岩体试样剪切强度提高了30.53%。③采用膨胀型浆体注浆加固的急倾斜层状岩体巷道顶板的最终位移量低于普通型浆体注浆时。膨胀型浆体注浆时,顶板两侧应力较大,且顶板应力整体上显著大于普通型浆体注浆后的顶板应力。④添加一定量膨胀型浆体后砂浆能对锚杆产生2.03~8.26 MPa的径向膨胀应力,较普通砂浆锚杆极限抗拔力最大提升了59.8%,具有更好的锚固效果。以上研究表明,膨胀型浆体具有较好的体积膨胀效果,在有限空间内虽然体积膨胀受限但浆体能具有更高的力学强度,能有效提高被支护岩体的整体抗压强度和抗剪强度,在含断层采场顶板和注浆锚杆支护中都具有较好的试验效果。本研究可为地下岩土工程注浆加固技术研发与应用提供良好的技术借鉴和理论支撑。
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关键词
注浆加固
膨胀型浆体
力学性能
膨胀性能
浆—岩复合岩体
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Keywords
grouting reinforcement
expansive slurry
mechanical properties
expansion performance
slurry-rock mass composites
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分类号
TD353
[矿业工程—矿井建设]
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