膨胀性软岩隧道结构渐进性破坏机制与支护优化研究——以大亮山隧道为例

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作者 李守仁 谢雄耀 +1 位作者 唐亘跻 李培锋 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期424-434,共11页

为解决大亮山隧道穿越高地应力膨胀性软岩地层时出现的底鼓灾害和二次衬砌持续压溃问题,采用现场调研、监测试验与数值模拟等手段,开展大变形隧道支护破坏演化机制分析和支护方案优化设计研究。根据隧道病害特征、现场测试试验,提出加... 为解决大亮山隧道穿越高地应力膨胀性软岩地层时出现的底鼓灾害和二次衬砌持续压溃问题,采用现场调研、监测试验与数值模拟等手段,开展大变形隧道支护破坏演化机制分析和支护方案优化设计研究。根据隧道病害特征、现场测试试验,提出加深仰拱+打设钢花管+增厚二次衬砌的支护优化方案;结合数值模拟验证支护优化方案的可行性,并将优化后的支护方案在试验段开展工程应用。主要结论如下:1)隧道底部围岩遇水软化后承载能力显著降低,在未被水侵蚀的拱脚位置产生应力集中现象,上覆围岩压力传递至拱脚的向下荷载与隧道底部围岩膨胀产生的向上荷载在拱脚附近交汇,从而诱发局部剪切隆起破坏;2)仰拱单侧隆起破坏削弱了二次衬砌水平支撑力,在围岩水平构造应力作用下隧道两腰向洞内挤入变形,二次衬砌内表面压应力较大的拱肩至拱顶范围内出现混凝土压溃和钢筋挤出破坏,二次衬砌破坏后对围岩的水平约束能力进一步丧失,导致塑性区范围显著增大并向仰拱隆起侧的拱肩位置发展,加剧了仰拱隆起变形和二次衬砌破坏趋势;3)支护方案优化设计主要发挥增强围岩承载能力和改善二次衬砌内力分布的作用,与优化前相比围岩塑性区拉剪破坏范围明显减小,由于水侵蚀隧道底部造成的底鼓和二次衬砌压溃灾害得到有效控制。 展开更多

关键词 公路隧道 膨胀性软岩 数值模拟 破坏机制 支护优化

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膨胀性软岩隧道致灾机制研究与应用

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作者 王康 高永涛 赵光 《城市道桥与防洪》 2024年第2期276-281,I0023,I0024,共8页

隧道建设的规模和数量迅速发展,相关理论研究却相对不足,随着隧道越来越多地穿越诸如软弱围岩、溶洞等复杂、恶劣地质区域,对施工技术和理论研究的要求也更高,如何做到规避灾害,安全施工是大家一直关注的问题。以重庆市某公路隧道为依托... 隧道建设的规模和数量迅速发展,相关理论研究却相对不足,随着隧道越来越多地穿越诸如软弱围岩、溶洞等复杂、恶劣地质区域,对施工技术和理论研究的要求也更高,如何做到规避灾害,安全施工是大家一直关注的问题。以重庆市某公路隧道为依托,对穿越膨胀性软岩段隧道,提出不良地质构造与围岩条件、水的因素、不规则地应力以及工程因素等导致隧道灾害的因素,不同因素相互关联、相互影响,根据分析结果采取相应的防治方案来规避灾害。利用Poyting-Thomoson模型计算隧道围岩变形,与现场监控量测数据相结合,对隧道膨胀性软岩段的围岩变形做出预测,得出最佳二次衬砌支护时间。同时从初支二衬间的应力角度对膨胀性软岩进行了持续监测,表明了膨胀性软岩隧道段防治方案达到了预期目标。从致灾机制来分析隧道建设,可以更好地为工程决策服务。 展开更多

关键词 膨胀性软岩 致灾因素 防治方案 初支二衬应力

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淋水区膨胀性软岩切眼变形机理与隔水强力支护技术研究

3

作者 黎劲东 汪占领 郭罡业 《能源与环保》 2024年第12期270-278,共9页

以清水营煤矿淋水区、膨胀性软岩大变形切眼为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场原位实测与实验室测试相结合的方法,掌握了煤岩体矿物成分、巷道围岩地质力学参数(强度、裂隙发育及地应力)、锚杆索预紧力施加水平。分析其变形破坏... 以清水营煤矿淋水区、膨胀性软岩大变形切眼为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场原位实测与实验室测试相结合的方法,掌握了煤岩体矿物成分、巷道围岩地质力学参数(强度、裂隙发育及地应力)、锚杆索预紧力施加水平。分析其变形破坏原因主要有3个:围岩强度低于20 MPa自身承载能力有限且黏土矿物成分平均含量大于30%;顶板淋水通过锚杆索钻孔、裂隙渗入围岩弱化其强度;锚杆索预紧力施加水平低不能发挥其主动支护作用。该类切眼变形破坏机理为水与含粘土矿物围岩相遇的弱化膨胀变形,据此提出了深部围岩注浆、浅表喷浆隔水与全断面锚索强力支护的原则,发明了加长注浆锁具实现了普通锚索的全长注浆锚固。最后设计了切眼全断面锚注支护方案并付诸实践,矿压监测结果表明,最大底鼓量与顶板下沉量分别为65、108 mm,左帮和右帮的最大内挤量分别为90、70 mm,切眼围岩保持稳定证明了该技术的有效性,为解决同等地质条件下的工程实际问题提供了理论与技术支持。 展开更多

关键词 淋水区 膨胀性软岩 大断面 切眼 锚注支护

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深部高应力膨胀性软岩巷道锚注支护技术及相似模拟试验研究 被引量：16

4

作者 乔卫国 孟庆彬 +1 位作者 林登阁 魏烈昌 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期24-28,共5页

针对唐口煤矿深部高应力膨胀性软岩巷道的变形特征,通过对围岩物理力学性能的测试、围岩破坏机理分析和相似模拟试验,提出了采用以锚注为核心的锚网喷注联合支护体系来解决深部高应力膨胀性软岩巷道的支护难题。监测结果表明,锚网喷注... 针对唐口煤矿深部高应力膨胀性软岩巷道的变形特征,通过对围岩物理力学性能的测试、围岩破坏机理分析和相似模拟试验,提出了采用以锚注为核心的锚网喷注联合支护体系来解决深部高应力膨胀性软岩巷道的支护难题。监测结果表明,锚网喷注联合支护既维持了巷道的稳定,又提高了施工速度,节约了支护成本。 展开更多

关键词 巷道支护 锚注支护 膨胀性软岩 相似模拟

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膨胀性软岩巷道支护技术研究及应用 被引量：57

5

作者 李海燕 李术才 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期325-328,共4页

针对山东金阳矿业集团公司石集煤矿-350 m水平三采区轨道下山的施工情况,进行了轨道下山变形破坏机理及支护技术的研究,依据新奥法并给予其新的理论内涵.根据现场膨胀性软岩持续变形的特点,通过改变支护参数、施工工艺、提高支护初撑力... 针对山东金阳矿业集团公司石集煤矿-350 m水平三采区轨道下山的施工情况,进行了轨道下山变形破坏机理及支护技术的研究,依据新奥法并给予其新的理论内涵.根据现场膨胀性软岩持续变形的特点,通过改变支护参数、施工工艺、提高支护初撑力等手段,进行了"喷-锚喷-锚网喷"支护技术的工业性试验,对大变形巷道底臌采用了锚注结合的治理方式.按新型支护设计施工后,巷道和底板变形明显降低,巷道状况良好.通过现场矿压监测,试验取得了理想的技术经济效果. 展开更多

关键词 膨胀性软岩 锚网喷 二次支护 锚注

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深部高应力膨胀性软岩泵房支护技术 被引量：5

6

作者 孟庆彬 乔卫国 +1 位作者 林登阁 魏烈昌 《金属矿山》 CAS 北大核心 2010年第8期11-14,共4页

基于唐口煤矿泵房的岩石力学试验、岩石矿物组成分析、地应力测试、破坏机理分析,提出了采用以锚索桁架、锚注为核心的联合支护体系,来解决深部高应力膨胀性软岩大型硐室的支护技术难题。监测结果表明：加固后泵房围岩最大变形量仅有6 m... 基于唐口煤矿泵房的岩石力学试验、岩石矿物组成分析、地应力测试、破坏机理分析,提出了采用以锚索桁架、锚注为核心的联合支护体系,来解决深部高应力膨胀性软岩大型硐室的支护技术难题。监测结果表明：加固后泵房围岩最大变形量仅有6 mm,3个监测断面平均变形量仅为4.7 mm,结果说明以锚索桁架、锚注为核心的联合支护体系提高了围岩自身承载能力和支护结构的整体性,有效地控制住了围岩的变形和底臌,保持了泵房围岩的长期稳定。 展开更多

关键词 深部 高应力膨胀性软岩 泵房 锚索桁架 锚注支护

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亭南煤矿强膨胀性软岩巷道底臌变形力学机制 被引量：15

7

作者 杨晓杰 庞杰文 娄浩朋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1761-1767,共7页

针对亭南煤矿西翼轨道大巷的底臌防治难题,运用软岩工程力学理论,分析了底板泥岩的黏土矿物成分和结构及其遇水膨胀强度软化的特性,提出了软岩巷道的底臌变形力学机制。研究结果表明:底板泥岩的黏土矿物含量高达50.9%,主要黏土矿物成分... 针对亭南煤矿西翼轨道大巷的底臌防治难题,运用软岩工程力学理论,分析了底板泥岩的黏土矿物成分和结构及其遇水膨胀强度软化的特性,提出了软岩巷道的底臌变形力学机制。研究结果表明:底板泥岩的黏土矿物含量高达50.9%,主要黏土矿物成分为高岭石和伊/蒙混层矿物,具有强膨胀性;泥岩遇水后的软化特性明显,在暴露20 h后,强度衰减系数为0.72,35 h时强度衰减系数为0.61,开挖后必须及时对底板泥岩进行封闭;底臌变形破坏主要受分子吸水膨胀、胶体膨胀、构造应力、工程偏应力、软弱夹层等多种因素影响,其变形力学机制为IABIIABDIIIBA型;根据该复合型变形力学机制,提出了铺设干石灰粉、开挖反底拱和安装底角锚杆的综合支护对策,经现场应用,效果良好。 展开更多

关键词 软岩巷道 底臌 膨胀性软岩 变形力学机制 亭南煤矿

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新岩滑坡膨胀性软岩Duncan-Chang模型及归一化特性研究 被引量：3

8

作者 项良俊 王清 +4 位作者 王朝阳 王蕊颖 张晶 马玉飞 杨俊辉 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2013年第7期64-68,共5页

延边地区公路沿线广泛发育一种膨胀性较强的软岩,具有较强膨胀性,致使这一地区公路边坡出现了多处滑坡现象,带来了较大的危害。为了描述该地区岩土介质材料的强度及变形特征,分析吉林省在建汪延高速公路上的新岩滑坡的稳定性并为支护设... 延边地区公路沿线广泛发育一种膨胀性较强的软岩,具有较强膨胀性,致使这一地区公路边坡出现了多处滑坡现象,带来了较大的危害。为了描述该地区岩土介质材料的强度及变形特征,分析吉林省在建汪延高速公路上的新岩滑坡的稳定性并为支护设计提供基本参数,通过现场取样,进行室内固结不排水剪切试验。试验表明:试样的应力-应变关系曲线为典型的双曲线,在低围压下,土体表现出弱应变硬化型,在高围压下,土体呈现明显的应变硬化型。结合Duncan-Chang模型,对实验结果进行分析,得到了D-C模型参数,并在此基础上,研究该地区膨胀土的归一化特性,结果表明,当归一化因子为(σ1-σ3)ult时,归一化程度最好,同时建立了应力-应变关系特性的归一化方程,能较好预测应力-应变关系。 展开更多

关键词 膨胀性软岩 固结不排水剪切试验 DUNCAN-CHANG模型 归一化

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松散膨胀性软岩煤巷围岩稳定性控制研究 被引量：6

9

作者 王晓雷 李东发 +1 位作者 吕晓磊 吕谦 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第6期29-32,121,共5页

为有效控制沙吉海煤矿B13-2煤层回采巷道的稳定,对回采巷道围岩进行了微观结构测试、成分分析及室内物理力学试验。结果表明:顶板、底板岩层黏土矿物含量均较高,分别占矿物总含量的43.2%和65.7%;砂砾岩、煤、泥岩的单向抗压强度均较低,... 为有效控制沙吉海煤矿B13-2煤层回采巷道的稳定,对回采巷道围岩进行了微观结构测试、成分分析及室内物理力学试验。结果表明:顶板、底板岩层黏土矿物含量均较高,分别占矿物总含量的43.2%和65.7%;砂砾岩、煤、泥岩的单向抗压强度均较低,强度最大的泥岩仅有13.726 MPa,且泥岩吸水能力强,吸水后强度大幅降低,为此确定了巷道软岩类型属于节理化-膨胀型,依据软岩巷道的变形力学机制及其转化技术,提出了恒阻大变形锚杆(索)+金属网+底角锚杆的耦合支护技术,并将其应用于工程实际。现场监测结果表明,围岩变形较小,顶板最大下沉量、两帮移近量、底鼓量分别为187、212、350 mm,所采用的支护对策能有效地控制沙吉海煤矿松散膨胀性软岩煤巷的稳定。 展开更多

关键词 松散膨胀性软岩 煤巷围岩 变形力学机理 稳定性控制

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延吉盆地膨胀性软岩边坡雨季表层滑塌稳定性分析 被引量：6

10

作者 何满潮 张金风 +1 位作者 金永军 李金庄 《建井技术》 北大核心 2003年第5期23-26,共4页

在对延吉盆地膨胀性软岩边坡雨季表层滑塌特征分析的基础上 ,对该地区岩体的抗剪强度特性进行了研究 ,对降雨影响边坡稳定的根本原因进行了分析 。

关键词 膨胀性软岩边坡 稳定性分析 滑坡 雨季 延吉盆地

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基于相似原理的膨胀性软岩模型材料试验研究 被引量：2

11

作者 李运来 汪仁和 刘全林 《建井技术》 2009年第1期20-22,共3页

岩体工程中,经常会遇见膨胀性软岩引起的工程灾害。如何经济有效地消除这类工程危害,一直是困扰着工程师们的一个难题。其主要原因是目前人们对膨胀性软岩的膨胀力学机制的认识还不够完善;此外,膨胀性软岩的本构关系还需要作进一步研究... 岩体工程中,经常会遇见膨胀性软岩引起的工程灾害。如何经济有效地消除这类工程危害,一直是困扰着工程师们的一个难题。其主要原因是目前人们对膨胀性软岩的膨胀力学机制的认识还不够完善;此外,膨胀性软岩的本构关系还需要作进一步研究。解决此类问题的一个有效办法是模型试验。介绍了软岩模型材料配比和力学性能试验情况。通过试验,找到了一种经济有效的膨胀性软岩模型材料。根据模型试验数据,导出了膨胀性软岩粘弹性本构方程。 展开更多

关键词 膨胀性软岩 模型材料 力学性能 模型试验 流变

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膨胀性软岩隧道结构受力计算研究 被引量：1

12

作者 王建鹏 《土木建筑工程信息技术》 2020年第2期140-146,共7页

以北非典型的泥灰岩病害工程为依托,研究膨胀性软岩的工程表现,寻找获得可靠隧道衬砌设计的软岩条件。通过对工程地层参数选用、原设计力学模型计算、施工中遇到的问题、变更设计、病害处理等方面的研究,得出在常规的围岩压力理论下,应... 以北非典型的泥灰岩病害工程为依托,研究膨胀性软岩的工程表现,寻找获得可靠隧道衬砌设计的软岩条件。通过对工程地层参数选用、原设计力学模型计算、施工中遇到的问题、变更设计、病害处理等方面的研究,得出在常规的围岩压力理论下,应将膨胀性侧向压力、地下水的动态压力、塑性变形和残余应力考虑在设计应力折减之内,采用荷载—结构计算模型计算膨胀性软岩隧道结构受力。研究结论可供治理膨胀性软岩隧道病害及同类工程勘察设计和施工借鉴。 展开更多

关键词 膨胀性软岩隧道 结构受力计算 应力折减

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简易位移报警器在膨胀性软岩巷道支护中的应用 被引量：1

13

作者 陈梅芳 丁德馨 《采矿技术》 2006年第3期331-333,共3页

以膨胀性软岩为研究对象,对其变形特性和支护机理进行分析。在位移计算过程中把巷道等效为理想圆形巷道,岩体视为各向均质岩体。针对已进行初期支护的膨胀性软岩巷道确定二次支护时间的问题,提出用简易位移报警器的速率感应器和警报器... 以膨胀性软岩为研究对象,对其变形特性和支护机理进行分析。在位移计算过程中把巷道等效为理想圆形巷道,岩体视为各向均质岩体。针对已进行初期支护的膨胀性软岩巷道确定二次支护时间的问题,提出用简易位移报警器的速率感应器和警报器确定支护时间,并对位移报警器的结构和工作原理做了简单介绍。 展开更多

关键词 膨胀性软岩 位移 支护时间 位移报警器

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压力分散型锚索在膨胀性软岩边坡中的应用

14

作者 王玉娟 栾海 《路基工程》 2009年第2期81-82,共2页

通过对江密峰至延吉高速公路膨胀性软岩边坡稳定性的研究,分析了膨胀性软岩的物理力学性能及物质成分;对压力分散型锚索加固边坡进行了力学分析,并提出其作为高速公路路堑边坡的工程措施。

关键词 边坡 压力分散型锚索 膨胀性软岩

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离散膨胀性软岩控制及支护技术

15

作者 曹耀丰 《山西焦煤科技》 2005年第6期16-17,共2页

李雅庄矿井巷道变形量过大,断面收缩太快、锚杆失效、支架损坏、底鼓严重,某些区段巷道收缩近乎于零,直接影响生产安全。经多次返修,平均返修费用3.6万元/m,局部高达5.4万元/m,收效甚微。为有效解决这一困扰矿井生产和安全的技术难题。... 李雅庄矿井巷道变形量过大,断面收缩太快、锚杆失效、支架损坏、底鼓严重,某些区段巷道收缩近乎于零,直接影响生产安全。经多次返修,平均返修费用3.6万元/m,局部高达5.4万元/m,收效甚微。为有效解决这一困扰矿井生产和安全的技术难题。本文针对李雅庄矿特殊的软岩巷道条件,在分析研究引起李雅庄矿井巷道变形主要矿压因素的基础上,探讨研究该矿巷道变形规律,通过长期试验研究,总结出了李雅庄矿软岩控制及支护理论,为控制该矿巷道严重变形寻找到了一条有效途径。 展开更多

关键词 膨胀性软岩 支护技术 控制 离散 矿井巷道 断面收缩 生产安全 直接影响 技术难题 矿井生产 软岩巷道 巷道变形 变形规律 试验研究 支护理论 变形量 有效解 返修 锚杆 支架 底鼓 收效 矿压

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芦岭Ⅲ4采区膨胀性软岩围岩巷道支护技术研究 被引量：1

16

作者 曹晟铭 娄培杰 +2 位作者 苏金鑫 赵石 刘虎 《河南科技》 2023年第19期60-65,共6页

【目的】以淮北煤矿芦岭Ⅲ4采区轨道上山巷道为工程背景,研究强膨胀性软岩对围岩巷道稳定性的影响并设计出合理的支护方案,保证巷道稳定性。【方法】采用SEM扫描电镜实验研究岩性微观成分,并利用FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩的变形及... 【目的】以淮北煤矿芦岭Ⅲ4采区轨道上山巷道为工程背景,研究强膨胀性软岩对围岩巷道稳定性的影响并设计出合理的支护方案,保证巷道稳定性。【方法】采用SEM扫描电镜实验研究岩性微观成分,并利用FLAC3D数值模拟软件对巷道围岩的变形及受力进行模拟,提出高预应力、高强度的锚杆锚索联合支护方案。【结果】研究表明,巷道岩性以蒙脱石、伊利石为主要成分,通过模拟可以发现,在未加支护的情况下,巷道会有较大的变形,而在支护方案下巷道围岩的变形明显缩小。【结论】通过对巷道围岩的分析,可以认为高预应力、高强度锚杆锚索联合支护方案能够有效控制巷道围岩的变形,为淮北矿区类似条件的矿井提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 FLAC^(3D) SEM扫描电镜 膨胀性软岩 巷道支护

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膨胀性软岩巷道底鼓防治技术探讨 被引量：6

17

作者 王建辉 亢晓涛 汪海平 《煤炭技术》 CAS 2019年第6期60-62,共3页

膨胀性软岩巷道底鼓防治是软岩巷道支护中的一项技术难题。陕西彬长矿区大佛寺矿402采区水仓底板为铝质泥岩,支护困难,在对巷道底板破坏机理进行分析的基础上,提出了底角锚杆+钢筋混凝土反拱支护方案,在大佛寺矿实践中取得了良好的支护... 膨胀性软岩巷道底鼓防治是软岩巷道支护中的一项技术难题。陕西彬长矿区大佛寺矿402采区水仓底板为铝质泥岩,支护困难,在对巷道底板破坏机理进行分析的基础上,提出了底角锚杆+钢筋混凝土反拱支护方案,在大佛寺矿实践中取得了良好的支护效果,为膨胀性软岩巷道底鼓防治提供了宝贵的经验。 展开更多

关键词 膨胀性软岩 底鼓 底角锚杆 钢筋混凝土反拱

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某膨胀性软岩隧道围岩注浆加固规律研究 被引量：2

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作者 何毅 李本奎 +3 位作者 郑俊伟 刘晓强 张曦呈 苑旭光 《现代矿业》 CAS 2016年第10期42-44,共3页

某公路隧道处于较高地应力动压作用下,且隧道围岩膨化、松散,极易失稳、冒落。通过全面分析膨胀性隧道围岩在振动压力作用下的变化规律,采用隧道围岩夯实注浆加固技术改善隧道围岩的三向应力状态并大大提高围岩的承载能力。结果表明,周... 某公路隧道处于较高地应力动压作用下,且隧道围岩膨化、松散,极易失稳、冒落。通过全面分析膨胀性隧道围岩在振动压力作用下的变化规律,采用隧道围岩夯实注浆加固技术改善隧道围岩的三向应力状态并大大提高围岩的承载能力。结果表明,周期性注浆压力有效地提高了膨化、松散隧道围岩裂隙结石度;浆液水灰比的大小直接影响注浆范围的广度与成效;注浆水灰比与注浆压力在很大程度上决定了膨胀性隧道围岩的应力状态和岩体承载性能;膨胀性软岩隧道围岩最佳的加固方法是在周期性注浆压力条件下采用水灰比0.8∶1浆液的联合注浆方式。结果具有较好的现场指导作用。 展开更多

关键词 膨胀性软岩 注浆加固 周期性压力 水灰比

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东乡铜矿膨胀性软岩巷道支护技术探讨

19

作者 蒋卫东 《世界采矿快报》 1999年第11期50-52,61,共4页

本文在对东乡铜矿膨胀性软岩巷道地压特点及支护技术实践的研究基础上，结合岩石流变学理论，提出了喷射混凝土（＋短锚杆）＋刚性让压联合支护技术，以解决巷道支护问题。

关键词 膨胀性软岩 巷道支护 短锚杆 喷射混凝土

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膨胀性软岩巷道围岩应力状态研究

20

作者 蒋卫东 《新疆有色金属》 1999年第4期12-14,共3页

通过松动圈测试,对江西某铜矿膨胀性软岩巷道围岩应力降低区、应力集中区及原岩应力区进行了研究,为确定该矿区碳质页岩及砂质页岩巷道的支护原则提供了有力的依据。

关键词 膨胀性软岩 松动圈测试 应力状态 巷道支护

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