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矿区斜井工程技能与实用性
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数值计算结果通过数值模拟,得到两个工况的计算结果,将工况2结果与工况1结果相减,可得因扩碹施工导致的围岩沉降变化结果,。所得围岩沉降变化最大值0.39mm,位置在扩碹拱顶处;所得地表沉降量约0.11mm。监控测量方案监控测量的内容主要包括:地表沉降、建(构)筑物沉降、拱顶沉降、净空收敛、围岩压力、型钢拱架应力应变。根据现场实际情况,地表沉降测点共布设5个断面,并在井口注浆加固段增设了12个测点,在斜井正上方建筑物四周布4个建筑沉降测点。由于斜井扩碹工程仅破除半边的原混凝土结构,通过计算发现未扩碹一侧围岩变形、应力变化较小,因此在围岩压力和型钢拱架应力应变测点布置上进行了优化布置。
监控测量结果1)地表沉降监测结果:通过地表沉降监测,地表测点高程曲线未发现明显下降趋势。地表沉降数据围绕某一高程值上下波动,成波浪形分布,大部分数据点均在1~2mm内波动。考虑水准仪自身的仪器误差、观测过程中的人为误差等因素影响,波浪形分布的地表沉降监测数据,均为测量误差,因此实际地表沉降量可认为零沉降,扩碹施工对上部地表、建筑物沉降基本无影响。2)拱顶沉降及净空收敛:通过对拱顶沉降及净空水平收敛的观测,拱顶最大沉降量0.83mm,净空水平收敛最大值0.54mm,拱顶沉降及净空的水平收敛变化均很小,说明扩碹施工后围岩未发生较大变形。3)围岩压力及拱架应力:①扩碹施工过程中所遇岩层整体性较好,全部扩碹开挖段未发现明显的节理和裂隙。由于扩碹工作采用风镐配合劈裂机形式的人工开挖,对围岩扰动小,开挖后围岩仍较为稳定,未发生冒顶塌落等情况。监测到压力盒频率变化极小,最大增量仅47.0Hz,算得围岩压力趋近于零。说明扩碹施工后围岩应力释放较快,后期残余应力较小。②工程采用的初支形式为H型钢拱架结构,上半圆拱架是由5根H型钢单元切口后冷弯拼接而成,左右两边墙各采用一个H型钢单元组成。各型钢单元端头焊接角钢,角钢间采用螺栓连接。两榀拱架之间采用φ25钢筋纵向连接。由于拱架自身刚度较大,加之上述实测围岩压力较小,型钢拱架上的表面应变计实测频率在整个扩碹施工中无明显变化,最大仅为60.59Hz,算得应变量趋近于零,说明扩碹施工中型钢拱架所受应力较小。测量结果与模拟计算的对比将实际监测数据与前期数值模拟计算结果进行对比分析,如表2所示。实测结果中地表沉降量大于计算结果,实测地表沉降量呈波动性,可近似认为地表无沉降。
通过分析测试结果表明,工程地处岩层实际情况较好,岩石完整性无节理裂隙、稳定性较好,加之采用人工开挖的施工方式,对围岩扰动很小,因此在整个扩碹施工中,地表沉降、拱顶沉降变形、净空水平收敛变形均很小。监测数据在某一值上下呈现波动变化、且变化范围与测量误差相近,因此可认为地表沉降、拱顶沉降、净空收敛均无变化。通过压力盒及表面应变计对围岩压力及型钢拱架应变进行测试,发现监测过程中压力盒、应变计的频率基本无变化,围岩压力值及型钢拱架上应变量均较小。说明岩层在开挖后应力释放较大,后期作用在支护结构上的应力所剩较少。型钢拱架上的应变值,很少部分来自围岩的影响,大部分是因喷射混凝土收缩引起的。
