橡胶老化会引起材料力学性能改变,进而造成防水失效,针对接缝处密封垫开展老化性能的研究具有重要意义。北京地铁6号线起点—金安桥区间为我国第一条暗挖装配式隧道。隧道采用管片作为二衬结构,以三元乙丙橡胶密封垫作为管片接缝处防水材料。为检验接缝防水是否满足耐久性要求,根据时温等效原理,对密封垫的橡胶材料开展了加速老化试验,预测其使用寿命。针对寿命预测计算流程繁琐,编制相应的程序,解决了数据处理中参数需反复试算的难题。此外,对管片密封垫的应力状态进行了数值模拟,分析了老化对密封垫防水的影响,指出密封垫的设计耐水压力至少提高至原设计水压的1.75倍。

针对软弱围岩条件下初撑阶段液压支架非理想位态形成机理不明的问题,基于平面杆系构建了四柱支架运动学模型和承载力学模型,得到了初撑阶段顶梁以固定姿态运动的前后柱速度关系式,分析了顶梁和底座合力及其作用点的变化特征。理论分析和数值计算结果表明:只有初撑阶段才是调整支架位态的最佳时机;相较于底座,顶梁呈水平和仰头姿态上升时前后柱速度之比呈3次函数关系,顶梁呈低头姿态上升时前后柱速度之比呈5次函数关系;顶梁和底座合力作用点的变化依赖于顶梁的接顶姿态,并呈现先快后缓的变化特征;顶梁和底座合力的增大呈先缓后急的变化特征。研究结果可为支架结构和位姿控制器的设计及现场操作提供指导。

围岩岩性随钻识别技术能够实时获取巷道围岩力学参数,为煤巷围岩支护提供基础保障。本文基于煤矿巷道液压锚杆钻机研发了煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统,包括钻进系统、动力系统、监测系统及试件平台。利用该系统进行了不同强度砂浆组合试件的钻进实验,结果表明,系统性能良好,随钻参数变化规律明显,扭矩和推进压强在不同岩层交界处有明显的跃迁现象。为了验证岩石强度随钻识别的可靠性,通过随钻参数计算破岩比能,进一步分析了随钻参数与抗压强度的关系。基于破岩比能法该系统可以实现随钻参数对岩石力学性能的识别。