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现代岩土工程理论与应用 ——弱胶结软岩巷道支护 摘要 岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。 岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中，经受了各种复杂的地质作用，因而有着复杂的结构和地应力场环境。而不同地区的不同类型的岩体，由于经历的地质作用过程不同，其工程性质往往具有很大的差别。岩石出露地表后，经过风化作用而形成土，它们或留存在原地，或经过风、水及冰川的剥蚀和搬运作用在异地沉积形成土层。在各地质时期各地区的风化环境、搬运和沉积的动力学条件均存在差异性，因此土体不仅工程性质复杂而且其性质的区域性和个性很强。 弱胶结软岩是在我国西部矿山白垩系、侏罗系地层中广泛存在的一类特殊软岩。由于西部特殊的成岩环境和沉积过程，形成了其独特的物理力学性质，强度低、胶结差、易风化、遇水泥化是其典型特征。（例如上海庙RQD指标为13%-27%，轴向压强5-8MPa，软化系数为0.18-0.25）巷道围岩具有自稳时间短、变形大、流变特征明显等特点。 .1强度极低 单向抗压强度为7.21Mpa，是同层位煤的48%。 原因:(1)岩体质量差。天然容重为20.6KN/m3，容重很低，而孔隙比并不高，平均值为0.9675%;(2)天然岩体富含水，该岩体天然含水率为16.94%，饱和含水率17.06%，天然岩体含水接近饱和状态. 1.1.2 含水率对变形特性反映极敏感 由天然状态到饱和状态，含水率只升高了0.12%，而单轴抗压强度下降了40%。摩擦角下降了16.5%、内粘聚力下降了11.1%；如图1-1。 图1-1 含水率与单轴抗压强度的关系 1.2 弱胶结软岩巷道支护面临的问题 弱胶结软岩巷道支护常出现以下几种现象： （1）围岩自稳时间短，来压快； （2）围岩变形量大、速度快，收敛时间长； （3）围岩遇水容易崩解，喷层削落严重； （4）巷道变形量大、收敛时间长。 自稳时间短——自稳时间仅为几十分钟到几小时，巷道来压快，要立即支护或超前支护，方能保证巷道围岩不致冒落。 　掘进后的第1-2d，围岩变形速度少的5-10mm/d，多的达50-100mm/d；变形持续时间一般25-60d，有的长达半年以上还不稳定。 2 弱胶结软岩巷道支护技术探讨 2.1 弱胶结软岩支护 弱胶结软岩支护理念：刚柔优化、时空控制；强刚弱柔、快封闭。 锚固理念：宜密、不宜长，长短搭配（重视加固、淡化悬吊）。 支护形式：锚、网、喷、索、U型钢组合。 2.2 强含水巷道要求 封闭迎头、超前固岩、减少扰动、强力支撑，如图2-1所示。 图2-1 巷道支护图 3 弱胶结软岩巷道支护实践 3.1 原有支护遇到的问题 巷道变形剧烈，支护破坏严重，巷道变形长期不能稳定，在5号交叉点以东部位顶板下沉量在3个月的时间里达到了634mm，不得不进行翻修。在穿过富水砂岩地层时，遇到了地质破碎带，导致巷道出现了冒顶，冒落高度达10m，据矿建部门现场实测涌水量为300m3/h多。给石门的掘进带来了很大的挑战，如图3-1所示。 图3-1 小导管注浆效果图 待巷道迎头喷浆封闭后，采用小导管向巷道迎头顶板超前注浆，加固巷道掘进方向顶板围岩，并隔绝顶板围岩中的水向巷道中渗透。 3.2 弱胶结含水软岩巷道合理施工方法研究 巷道开挖作业施工，宜采用掘进机破岩方式掘进，岩石掘进机不光具有掘进功能，还具有出矸功能、导向功能。这种作业方式成巷效果好、对围岩扰动影响较炮掘破岩方式小、施工速度快、效率高和工作安全等优点，特别适合若胶结含水软岩的巷道施工。 3.3 弱胶结含水软岩巷道合理施工方法研究 锚杆长度2200mm，间排距600mm×600mm，锚固长度700mm，钢筋网Φ6mm，网格间距100mm×100mm，锚索采用Φ15.4mm的钢绞线，长度6000mm，锚固长度1100mm，排距为两架U型棚的距离，每排三根，顶板正顶一跟，两肩各一根（间距为2000mm）。 3.4 弱胶结含水软岩巷道合理施工方法研究 ⑴检查现场及时投摘顶帮危岩悬矸，搭设好操作台，操作台高度以便于操作为宜； ⑵丈量巷道宽度、高度，确认达到使棚断面后，按棚距0.8m靠帮挖腿窝、竖棚腿用锚杆固定牢固； ⑶操作台上的人员将棚梁提起与棚腿搭接合茬，搭接处用2副卡缆卡牢固，棚后拱顶、拱肩、拱腰使用木楔、木批、背板与顶帮背实； ⑷复喷，复喷时间为两天左右。 3.5 弱胶结软岩巷道支护研究 弱胶结软岩巷道支护方面还要加强以下几方面的作用： （1）系统研究“弱胶结软岩的物理、力学性质，掌握其不同地质环境下的力学响应，建立不同类型的软岩本构关系并确定相