为降低喷射混凝土施工回弹率、提高其早期力学性能和长期耐久性能,结合铁路隧道复合式衬砌结构体系对喷射混凝土的性能要求,研发了喷射混凝土用功能材料,并提出低回弹高早强喷射混凝土制备技术。通过试验室试验和工程应用案例,验证了该功能材料配制技术的可行性和使用效果。试验室试验结果表明:喷射混凝土的施工回弹率与其流变参数密切相关,所研发的功能材料与速凝剂复掺可显著提高喷射混凝土的早期力学性能和耐久性能,并降低施工回弹率。工程应用结果表明:采用本文提出的技术后,所制备的隧道初支喷射混凝土的施工回弹率≤10%,喷射混凝土8 h抗压强度≥10 MPa,24 h抗压强度≥15 MPa,56 d电通量<1200 C,满足隧道高性能混凝土的施工要求。

研究了可再分散丙烯酸酯-苯乙烯共聚物乳胶粉(PRAS)和聚乙烯纤维(PE纤维)对喷射混凝土力学性能和抗冻性能的影响。结果表明:复掺适量PRAS和PE纤维能够显著提高喷射混凝土的抗压强度和抗折强度,降低冻融循环后的质量损失率和提高相对动弹性模量;当PRAS掺量为0.4%、PE纤维体积掺量为1.0%时,喷射混凝土的力学性能和抗冻性能最佳。

为了研究玄武岩纤维(BF)对喷射混凝土力学性能和工作性的影响,对玄武岩纤维喷射混凝土(BFRS)进行了立方体抗压性能试验及SEM试验,并进行了现场支护应用。结果表明,BF加入后,BFRS坍落度降低、力学性能提升。当BF掺量达到最佳的3 kg/m^3时,BFRS 28 d抗压、劈裂抗拉及抗弯强度较普通喷射混凝土分别提升了22.4%、14.3%和13.4%。通过SEM试验发现,BF在喷射混凝土基体内部均匀分布,形成稳定的三维网状承力结构,可以有效抑制界面薄弱区开裂,降低BFRS内部缺陷。进行井下支护应用发现,BFRS复合支护体系具有较好的支护稳定性,二次支护区段内,BFRS巷道80 d变形量相较普通喷射混凝土巷道降低约56%。

介绍了ANS低碱液体速凝剂的制备工艺及性能特点,研究了有机辅料对速凝剂体系的协同增效作用,测试了ANS低碱液体速凝剂与不同品牌水泥的适应性。结果表明,ANS低碱液体速凝剂具有良好的水泥适应性,并能保证水泥砂浆的早期和后期抗压强度。该产品已在呼张铁路哈风井隧道喷射混凝土施工中应用并取得了良好的工程技术效果。

对采用钻爆法施工的隧洞初期支护喷射混凝土的两种增强方式(结构纤维RL60、钢筋网)进行了研究。结果表明,通过等效抗弯能力测试与计算可以得出RL60纤维与配筋率之间的对应关系;RL60纤维在一定掺量下可以超过钢筋网的弯曲韧性能量吸收值,而且其极限抗弯承载力和低挠度残余抗弯承载力均高于钢筋网。

水封洞库作为国家战略能源储备的重要方式之一,其建设的安全可靠性尤为重要。针对砂岩地区地下水封洞库围岩结构的特殊性,研制了一种适用于砂岩区地下水封洞库的高性能钢纤维喷射混凝土,经过室内力学测试、现场喷射试验,并对比分析了该混凝土与C20普通喷射混凝土衬砌在各开挖时段的应力分布情况。结果表明,该高性能钢纤维喷射混凝土具有良好的综合性能,其抗压、抗折和黏接强度等均满足水封洞库围岩支护的稳定性等各项要求。

结合淮南某矿区典型锚喷巷道工程,进行了聚丙烯纤维混凝土喷层抗拉、抗压、抗剪及弯曲性能试验研究和工业试验。结果表明,聚丙烯纤维的掺入大幅度提高了喷层的极限变形量,同时使喷层具有较强的抗弯能力和让压能力。喷射聚丙烯纤维混凝土施工工艺简单,回弹率低,喷层成形较好,可增加一次喷射厚度,减少复喷量,有利于提高施工效率。

为了研究喷射钢纤维混凝土的力学性能,设计并完成三组喷射混凝土衬砌加载模型试验。研究表明,喷射钢纤维混凝土具有良好的抗裂性和韧性,在裂缝出现时,仍能承受荷载;在混凝土中适当增加钢纤维的掺量,会显著提高混凝土的断裂性能。利用ANSYS有限元软件模拟喷射钢纤维混凝土衬砌试件在某组试验破坏荷载作用下的受力情况显示:当直墙部位荷载较大和拱部应力集中时,对整个衬砌结构很不利。

通过抗拉、抗压及抗弯性能试验,研究了20mm短切玄武岩纤维对喷射混凝土力学性能的影响规律。结果表明,玄武岩纤维体积掺量在3kg/m^3时,玄武岩纤维混凝土的力学性能最优,抗压、抗拉、抗折强度的增幅可达33%、23%、40%,掺量再增加时力学性能下降。端钩型钢纤维掺量为20kg/m^3时对混凝土各项力学性能的增幅仅为6%~8%,其效果弱于最佳掺量的玄武岩纤维混凝土。混凝土开裂后,乱向分布的纤维会将力传递到裂缝两侧的表面,使裂缝的发展得到抑制,试件可以继续受力,玄武岩纤维的桥联作用对抑制湿喷混凝土开裂有较大的帮助。

本文介绍了双缸推挽式齿轮齿条机构的液压驱动回路，讨论了双向液压锁的不同应用方案，进行负性负载下液压锁开启压力计算，提出因开启压力导致机械附加载荷的可能并给出计算公式。探讨推挽液压回路液控锁定的校核方法。