管棚支护下深部隧道工作面稳定性分析

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作者 张佳华 杨小丽 +2 位作者 杨永祥 鲁义 张道兵 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第8期129-138,共10页

为了研究管棚预支护下深部高应力、高水压隧道工作面的稳定性问题,首先采用变分法构建深部隧道工作面破坏模型,将高水压与围岩应力引入到力学模型中,利用上限定理计算外力功率和内能耗散率;其次根据虚功率原理,推导出深部隧道工作面潜... 为了研究管棚预支护下深部高应力、高水压隧道工作面的稳定性问题,首先采用变分法构建深部隧道工作面破坏模型,将高水压与围岩应力引入到力学模型中,利用上限定理计算外力功率和内能耗散率;其次根据虚功率原理,推导出深部隧道工作面潜在破裂面的解析解,并借助Matlab软件求解深部隧道的安全系数;然后分析不同参数对破裂面曲线的影响,讨论高应力、高水压环境下深部隧道安全系数的变化特征,评价管棚预支护效果。研究结果表明:围岩强度较小时产生的破坏范围较大,破裂的纵向深度也较大;此外,高水压与围岩应力对隧道工作面的稳定性具有显著影响,忽略则会明显高估隧道工作面的稳定性,安全系数的相对误差可达60%以上;管棚支护可以有效提高深部隧道工作面的稳定性,安全系数增大了79%,且高应力、高水压环境会明显降低管棚的支护效果。 展开更多

关键词 管棚支护 深部隧道工作面 稳定性 高水压 围岩应力 安全系数

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实施超前注浆管棚支护的隧道开挖面稳定分析 被引量：14

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作者 高健 张义同 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期666-672,共7页

超前注浆管棚支护是一种避免在软土地层或含水地层中盾构隧道开挖面失稳的有效技术.本文同时考虑地下水水位和注浆管棚长度的变化,通过将渗流分析的结果施加到应力分析之中,采用流固耦合数值计算方法得到作用在隧道开挖面的极限支护压力... 超前注浆管棚支护是一种避免在软土地层或含水地层中盾构隧道开挖面失稳的有效技术.本文同时考虑地下水水位和注浆管棚长度的变化,通过将渗流分析的结果施加到应力分析之中,采用流固耦合数值计算方法得到作用在隧道开挖面的极限支护压力.研究发现,超前注浆管棚支护对高地下水地层中维持开挖面稳定的极限支护压力影响明显,采用该技术后作用在开挖面上的渗透力显著降低. 展开更多

关键词 超前注浆管棚支护 开挖面稳定 渗透力 耦合分析

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管棚支护技术在煤矿井下巷道掘进中的应用 被引量：3

3

作者 孙新胜 王新锋 王辉 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期39-41,共3页

通过开滦(集团)东欢坨矿-230回风巷F2'断层管棚支护工程实例,介绍了断层管棚支护技术方案、施工工艺及所取得的效果.这一技术经验,对同类煤矿巷道安全掘进具有借鉴意义.

关键词 断层 管棚支护 施工工艺

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东欢坨矿巷道管棚支护技术 被引量：2

4

作者 钟亚平 李建民 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2005年第1期25-28,32,共5页

开滦东欢坨矿业分公司 - 2 30m水平回风巷顶板绕道 ,在开拓施工中遇到结构复杂、极为破碎、宽达 6m的F2 断层组 ,使用正常施工方法无法通过该断层 ,研究实施管棚支护技术。实践证明 。

关键词 管棚支护 断层带 出水量 钻孔 注浆

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巷道过复杂断裂带管棚支护技术 被引量：15

5

作者 董守义 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第8期27-29,34,共4页

为解决巷道过复杂断裂带难以支护的问题,以开滦东欢坨矿为研究对象进行了巷道过复杂断裂带管棚支护技术研究,形成了管棚支护技术体系,得出了管棚工作室保护带厚度的计算方法与管棚钻孔布置方案。结果表明:通过采用破心干钻同心跟管钻进... 为解决巷道过复杂断裂带难以支护的问题,以开滦东欢坨矿为研究对象进行了巷道过复杂断裂带管棚支护技术研究,形成了管棚支护技术体系,得出了管棚工作室保护带厚度的计算方法与管棚钻孔布置方案。结果表明:通过采用破心干钻同心跟管钻进、花管护壁及变浓度注浆等综合技术,能够实现高水压、高地应力、易泥化复杂断裂带中的防突钻进与稳压注浆,为管棚支护巷道提供了安全保障。 展开更多

关键词 复杂断裂带 管棚支护 注浆加固 钻孔布置

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二郎山隧道管棚支护施工的设备选型及应用 被引量：1

6

作者 肖瑞文 《铁道工程学报》 EI 1999年第1期125-128,共4页

本文通过对二郎山隧道的地质分析和几种超前支护工艺的比较可见：大管棚超前支护为安全、快速通过隧道软弱破碎带的有效手段；而采用的英格索兰ＫＲ８０４１２管棚钻机则以其良好的工作特性为实施管棚超前支护提供了保障。同时，结合Ｋ... 本文通过对二郎山隧道的地质分析和几种超前支护工艺的比较可见：大管棚超前支护为安全、快速通过隧道软弱破碎带的有效手段；而采用的英格索兰ＫＲ８０４１２管棚钻机则以其良好的工作特性为实施管棚超前支护提供了保障。同时，结合ＫＲ８０４１２管棚钻机的应用，介绍了该钻机的工作原理、特点和应用效果。 展开更多

关键词 铁路隧道 管棚支护 设备选型 管棚钻机

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东深供水凤岗隧洞工程大型管棚支护技术应用 被引量：1

7

作者 赵殿封 《人民长江》 北大核心 2003年第9期39-41,共3页

凤岗隧洞工程位于广东省东莞市凤岗镇 ,是广东省东江—深圳供水改造工程的控制性标段之一。隧洞出口J11+ 42 7.5～J11+ 471段位于东深公路下 ,设计断面为城门洞型 ,开挖尺寸为 8m× 8.9m ,埋深 5m。介绍了凤岗隧洞穿越东深公路洞段... 凤岗隧洞工程位于广东省东莞市凤岗镇 ,是广东省东江—深圳供水改造工程的控制性标段之一。隧洞出口J11+ 42 7.5～J11+ 471段位于东深公路下 ,设计断面为城门洞型 ,开挖尺寸为 8m× 8.9m ,埋深 5m。介绍了凤岗隧洞穿越东深公路洞段工程应用 47m长大型管棚支护技术的施工特点和施工方法 ,并根据隧洞围岩变形监测数据 ,说明了超大管棚支护技术可以有效地控制浅埋地下工程施工引起的地面下沉 ,对确保地面构筑物安全具有重要意义。 展开更多

关键词 隧洞工程 管棚支护 施工技术 围岩监测 广东

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套拱联合管棚支护工艺在釜山隧洞施工中的应用 被引量：1

8

作者 白喜江 周涛 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 2007年第B06期22-25,共4页

对于破碎围岩的洞门开挖,为保证施工的安全和围岩的稳定,必须增加辅助施工措施;套拱联合管棚支护作为一种辅助施工工艺组合,在釜山隧洞2号洞洞口施工中起到了快速、有效形成洞门,确保洞挖施工安全和洞口围岩稳定的作用。

关键词 套拱 管棚支护 洞门开挖 施工安全

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基于Pasternak地基的浅埋偏压隧道管棚超前支护理论模型研究

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作者 杨宏伟 徐郑皓 +1 位作者 黄林冲 林存刚 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3148-3159,共12页

管棚超前支护是控制隧道开挖过程中围岩变形与地表沉降的有效手段,常用于浅埋偏压隧道。目前针对管棚支护设计的理论模型普遍基于无偏压工况,无法准确描述浅埋偏压工况下管棚的力学响应。针对隧道开挖过程中的浅埋偏压工况,基于Pasterna... 管棚超前支护是控制隧道开挖过程中围岩变形与地表沉降的有效手段,常用于浅埋偏压隧道。目前针对管棚支护设计的理论模型普遍基于无偏压工况,无法准确描述浅埋偏压工况下管棚的力学响应。针对隧道开挖过程中的浅埋偏压工况,基于Pasternak双参数地基模型,通过修正浅埋偏压工况下的隧道上覆围岩压力,建立管棚纵向内力和变形计算方程,进而提出考虑浅埋偏压工况的管棚超前支护理论模型。考虑2种不同计算隧道上覆围岩压力的方法,即“规范修正法”与“经验公式法”,相较于前者,基于后者的管棚内力和变形的理论预测值放大了地形偏压特性对管棚力学行为的影响。相比传统管棚计算模型,所提模型可进一步探究地形偏压角、隧道开挖宽度、岩土内摩擦角等参数对管棚变形和内力的影响。采用文献中有限的实际工程监测进行对比,理论模型计算结果的最大值与监测结果最大值较为一致,验证了所提模型的合理性。利用参数分析探究偏压角、管棚布设间距和管径大小对管棚内力和变形的影响。结果表明,管棚内力和变形与偏压角正相关,考虑偏压工况所计算的管棚内力和变形量更大,即偏压工况对基于无偏压工况的管棚支护设计具有不利影响。如果采用基于无偏压工况所提出的设计方法设计偏压工况下管棚支护参数,需要适当增大安全系数。研究结果可为优化浅埋偏压隧道管棚支护方案提供理论依据。 展开更多

关键词 隧道工程 浅埋偏压 管棚超前支护 Pasternak地基模型

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盾构隧道管棚法下穿铁路路基变形控制 被引量：1

10

作者 姜键骏 邱乾胜 +2 位作者 杨全 张月莹 居庆 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第5期121-127,134,共8页

[目的]在近接施工扰动影响下,盾构下穿施工会对路基沉降造成一定影响,管棚在不同环向布置范围及环向间距条件下对路基沉降的控制效果有所不同,因此有必要研究管棚超前支护对上方铁路路基沉降的控制效果。[方法]以成都地铁5号线下穿铁路... [目的]在近接施工扰动影响下,盾构下穿施工会对路基沉降造成一定影响,管棚在不同环向布置范围及环向间距条件下对路基沉降的控制效果有所不同,因此有必要研究管棚超前支护对上方铁路路基沉降的控制效果。[方法]以成都地铁5号线下穿铁路路基为例,提出双层管棚支护方案,并采用FLAC 3D软件进行数值模拟。根据路基沉降标准,基于隧洞围岩塑性区体积、路基沉降及管片位移3项指标,结合现场监测数据,对管棚在不同环向布置范围及环向间距下的支护效果进行研究。[结果及结论]相比于管棚环向间距,合理布置环向范围更能发挥管棚的支护效果。针对一般地层,当管棚布置形式为拱部环向范围150°、环向间距40 cm时,能够满足管片位移的控制要求。当环向间距为30 cm时,随着管棚环向范围由拱部夹角90°增大至拱部夹角180°,路基沉降最大值则由50.00 mm减小至2.50 mm,小于路基沉降预警值3.75 mm,此时围岩塑性区体积接近于0,且管片位移值较小,路基沉降监测结果满足沉降预警值要求。所确定的最佳管棚布置方案为:环向间距30 cm,拱部夹角180°。 展开更多

关键词 城市轨道交通 盾构隧道 管棚支护 路基变形规律

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过大落差断层组管棚锚索联合支护技术 被引量：5

11

作者 聂建伟 邵德盛 +1 位作者 王庆牛 黄辉 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第7期20-24,共5页

为解决巷道在穿过大落差断层组时顶底板松软破碎,巷道变形严重且支护异常困难等难题,以顾北煤矿F104断层组为研究对象,进行了管棚锚索联合支护过大落差断层组的设计与实际工程应用研究,采用管棚加预注浆超前支护配合掘后锚索强化、注浆... 为解决巷道在穿过大落差断层组时顶底板松软破碎,巷道变形严重且支护异常困难等难题,以顾北煤矿F104断层组为研究对象,进行了管棚锚索联合支护过大落差断层组的设计与实际工程应用研究,采用管棚加预注浆超前支护配合掘后锚索强化、注浆补强及浇注混凝土加固等分步联合支护方法,并给出了详细的设计参数与施工工序。结果表明:在现场应用中能有效控制巷道围岩变形,实现巷道安全快速掘进;随着时间的推移,巷道围岩达到新的平衡,巷道总体变形量不大,可以满足工程实际使用需求。 展开更多

关键词 大落差断层组 管棚支护 预注浆 联合支护

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铝土矿山平巷施工中的管棚超前支护 被引量：3

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作者 付宗智 曹平 《金属矿山》 CAS 北大核心 2013年第6期9-12,共4页

在某铝土矿山井建平巷开挖掘进施工过程中,碰到一个约60 m宽大断层破碎带,围岩自稳能力差,施工不当就会引起冒顶等垮塌事故,严重影响施工安全和施工进度。采用工作面超前钻探,针对软弱破碎带采用小管棚超前支护可以保证巷道顺利的掘进... 在某铝土矿山井建平巷开挖掘进施工过程中,碰到一个约60 m宽大断层破碎带,围岩自稳能力差,施工不当就会引起冒顶等垮塌事故,严重影响施工安全和施工进度。采用工作面超前钻探,针对软弱破碎带采用小管棚超前支护可以保证巷道顺利的掘进。详细介绍了该段巷道掘进中管棚支护设计参数与施工要求,工程历经2个多月,顺利通过该破碎带。 展开更多

关键词 铝土矿 超前钻探 管棚支护 喷射混凝土

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隧道管棚加预注浆超前支护数值模拟分析 被引量：32

13

作者 袁海清 傅鹤林 +2 位作者 马婷 谭鑫 郭磊 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期24-29,共6页

管棚、超前预注浆加固作为隧道施工中的重要辅助工法,在防止隧道塌方、控制地表沉降、抑制地层位移等方面发挥了重大的作用。因此,2种预加固方法在我国被广泛应用。采用FLAC3D有限差分法软件,建立了管棚加预注浆超前支护、仅采用管棚支... 管棚、超前预注浆加固作为隧道施工中的重要辅助工法,在防止隧道塌方、控制地表沉降、抑制地层位移等方面发挥了重大的作用。因此,2种预加固方法在我国被广泛应用。采用FLAC3D有限差分法软件,建立了管棚加预注浆超前支护、仅采用管棚支护、仅采用预注浆以及无任何支护作用下的四种开挖模型进行数值模拟分析,研究在控制隧道的应力、位移以及地表沉降方面的作用效应。 展开更多

关键词 关键字 管棚支护 预注浆加固 数值模拟

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隧道洞口浅埋段管棚超前支护开挖进尺优化 被引量：12

14

作者 满帅 孔超 王海彦 《铁道标准设计》 北大核心 2013年第10期108-111,132,共5页

山岭隧道矿山法施工循环作业的开挖进尺对该隧道工程局部乃至整体的施工安全性、经济性有着重大影响。针对使用管棚超前支护的隧道洞口浅埋段,采用Winkler弹性地基梁计算模型,以管棚钢管挠度为控制条件进行开挖进尺优化分析。以厦深高... 山岭隧道矿山法施工循环作业的开挖进尺对该隧道工程局部乃至整体的施工安全性、经济性有着重大影响。针对使用管棚超前支护的隧道洞口浅埋段,采用Winkler弹性地基梁计算模型,以管棚钢管挠度为控制条件进行开挖进尺优化分析。以厦深高速铁路某双线隧道工程为依托,首先进行理论计算,同时考虑工程实际确定最优开挖进尺并指导施工,随后将现场实测数据与理论解析值对比,两者有较好的一致性。结果表明,Winkler弹性地基梁计算模型可以较真实地反映管棚在洞口浅埋段软弱破碎围岩中的力学行为。 展开更多

关键词 铁路隧道 管棚超前支护 Winkler弹性地基梁 开挖进尺优化

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松散膨胀复合型软岩巷道的管棚超前支护技术研究 被引量：8

15

作者 赵术江 臧燕杰 袁越 《中国矿业》 北大核心 2012年第8期74-78,共5页

沙吉海煤矿轨道石门围岩松散、膨胀,在掘进过程中频繁发生片帮、漏顶的现象,为解决顶板支护难的问题,通过现场工场地质调查,应用软岩工程力学理论具体分析了其破坏机理并有针对性地提出了管棚超前支护+锚网索耦合支护对策。在分析超前... 沙吉海煤矿轨道石门围岩松散、膨胀,在掘进过程中频繁发生片帮、漏顶的现象,为解决顶板支护难的问题,通过现场工场地质调查,应用软岩工程力学理论具体分析了其破坏机理并有针对性地提出了管棚超前支护+锚网索耦合支护对策。在分析超前管棚的支护作用机理的基础上,借助FLAC3D对轨道石门进行了管棚超前支护的数值模拟研究。结果表明,恒阻大变形锚杆(索)起到了转移围岩的高应力、释放一定变形能的作用。而超前管棚在巷道开挖前就已对松散顶板实行了预加固,增强了围岩的整体性、稳定性,同时也消除了片帮、漏顶现象的发生。最后进行了管棚超前支护+锚网索耦合支护与施工工艺设计,并成功应用于现场。 展开更多

关键词 松散膨胀 复合型软岩 管棚超前支护 锚网索喷 数值模拟

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管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的可靠度分析 被引量：3

16

作者 王海涛 贾金青 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期122-127,共6页

为考虑土体参数的变异性对隧道开挖面稳定性的影响,基于可靠度理论,采用三维弹塑性有限元数值模拟方法,计算管棚预支护条件下隧道开挖面极限支护力;以不同工况下地层参数及其极限支护压力比作为样本,待BP神经网络训练完毕后,即可预测大... 为考虑土体参数的变异性对隧道开挖面稳定性的影响,基于可靠度理论,采用三维弹塑性有限元数值模拟方法,计算管棚预支护条件下隧道开挖面极限支护力;以不同工况下地层参数及其极限支护压力比作为样本,待BP神经网络训练完毕后,即可预测大量给定地层参数工况下的开挖面极限支护压力比,对其进行统计,得到概率分布特征;在理论分析的基础上,结合工程实际,建立了管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的极限状态方程,运用粒子群优化算法,对其进行可靠度分析。研究结果表明:采用管棚预支护的隧道,开挖面支护压力存在极限值,达到该值后,增加较小幅度的支护力,就能较大程度地提高隧道开挖面稳定的可靠度。 展开更多

关键词 隧道 管棚预支护 开挖面稳定 粒子群优化算法 可靠度

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管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析 被引量：1

17

作者 王海涛 贾金青 白海峰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期137-142,共6页

为研究管棚预支护条件下水下隧道开挖面稳定性,基于塑性极限分析理论,建立考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,并据此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用笔者提出的方法计算得到的开挖面极限... 为研究管棚预支护条件下水下隧道开挖面稳定性,基于塑性极限分析理论,建立考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,并据此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用笔者提出的方法计算得到的开挖面极限支护压力较二维极限平衡法更符合实际情况,该方法的合理性得到验证。进而研究管棚预支护、地下水位和管棚剩余长度对隧道开挖面渗流力的影响。分析结果表明,渗流力对隧道开挖面稳定性有显著影响,渗流力与地下水位呈线性关系;采用管棚预支护能显著减小隧道开挖面处的渗流力,但当开挖面前方管棚剩余长度超过2倍洞径时,再增加管棚长度对减小开挖面渗流力的效果不明显。 展开更多

关键词 管棚预支护技术 开挖面稳定 渗流压力 上限定理 极限分析

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隧道洞口段不同围岩刚度下管棚的支护效果分析 被引量：7

18

作者 孙志杰 申俊敏 《华北水利水电学院学报》 2013年第6期25-28,共4页

以某高速公路隧道为例,采用FLAC3D有限差分程序建立考虑管棚预加固效应的三维数值仿真模型,对隧道洞口段不同围岩刚度下管棚支护体系对地层稳定的控制效果进行模拟分析.结果表明:管棚可以起到较好的荷载传递作用,有效控制开挖释放荷载... 以某高速公路隧道为例,采用FLAC3D有限差分程序建立考虑管棚预加固效应的三维数值仿真模型,对隧道洞口段不同围岩刚度下管棚支护体系对地层稳定的控制效果进行模拟分析.结果表明:管棚可以起到较好的荷载传递作用,有效控制开挖释放荷载引起的地层位移;土体刚度越大,地层沉降越小,管棚与土体之间的刚度比就越小,管棚的骨架作用随之逐渐减弱,相应地管棚对地层沉降的控制程度也逐渐降低. 展开更多

关键词 隧道洞口 围岩刚度 管棚预支护 收敛 沉降

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厦门翔安隧道洞口段管棚设计与施工 被引量：13

19

作者 张明聚 林毅 +1 位作者 黄明琦 郭衍敬 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1056-1059,共4页

为了给出厦门翔安隧道洞口段管棚超前支护的设计参数,采用快速拉格朗日有限差分法分析了管棚超前支护的效果;指出施工中遇到的问题及解决办法.洞口浅埋段采用40m长管棚超前支护,经注浆形成的加固圈起到了'承载拱'的作用,有效控... 为了给出厦门翔安隧道洞口段管棚超前支护的设计参数,采用快速拉格朗日有限差分法分析了管棚超前支护的效果;指出施工中遇到的问题及解决办法.洞口浅埋段采用40m长管棚超前支护,经注浆形成的加固圈起到了'承载拱'的作用,有效控制了地面不匀匀沉降.管栅施工中克服了钻孔循环介质对地层的扰动,为安全进洞发挥了作用. 展开更多

关键词 海底隧道 管棚支护 注浆 FLAC

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坑道口部管棚加固抗爆性能模型试验研究

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作者 许宏发 佟佺 +1 位作者 王广建 王德荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3219-3224,共6页

正确评估管棚加固围岩的抗爆性能,对坑道口部防护设计十分重要。基于相似模拟理论,用不同配比的水泥土替代自然岩体和注浆岩体,用塑料管替代钢管,模拟管棚超前支护坑道口部在爆炸荷载作用下的抗爆性能。制作了口部相似模型3件,模型长... 正确评估管棚加固围岩的抗爆性能,对坑道口部防护设计十分重要。基于相似模拟理论,用不同配比的水泥土替代自然岩体和注浆岩体,用塑料管替代钢管,模拟管棚超前支护坑道口部在爆炸荷载作用下的抗爆性能。制作了口部相似模型3件,模型长×宽×高为2 m×2.2 m×2 m,在顶部直接爆炸,分别模拟无管棚、1层管棚和3层管棚下,坑道口部动力响应和破坏特征。试验表明:管棚超前支护能有效加固坑道围岩,整体性增强,受力分布合理;随着管棚层数增加,口部破坏明显减弱,拱顶破坏范围从1.55 m减小到0.45 m、主裂缝最大宽度由25 mm减小到3 mm、网状裂缝最大宽度由24 mm减小到0.3 mm、裂缝条数由14条减少到3条、模型顶部爆坑体积由0.12 m3减小到0.05 m3。管棚超前支护能有效地将爆炸荷载的破坏作用控制在管棚加固层之外,抗打击能力明显增强。 展开更多

关键词 坑道口部 管棚支护 模型试验 抗爆性能

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