[00385727]复杂条件隧(巷)道约束混凝土支护关键技术及应用

随着中国基础设施建设规模的高速发展和煤炭资源开发力度的持续加大，越来越多的交通隧道、矿山巷道等工程修建在断层破碎带、极软岩、高应力及强采动等复杂地质条件区域。传统支护条件下极易产生围岩大变形、塌方、冒顶等工程灾害，成为制约此类工程安全建设的重大难题。 该项目提出了适用于复杂条件隧(巷)道的约束混凝土高强支护体系，围绕该体系历经11年科研攻关和工程实践，研发了系列创新性试验系统，揭示了软弱围岩-高强支护耦合作用机理，建立了约束混凝土支护理论与设计方法，形成了成套关键技术、装备及施工工法，实现了复杂条件隧(巷)道的稳定控制与高效施工，取得如下创新性成果： 1、明确了复杂条件围岩破坏及承载结构失效机制，提出了“高强、完整、让压”支护理念，研发了复杂条件围岩高强支护大型模拟试验系统，揭示了软弱围岩-高强支护耦合作用机理，创建了复杂条件隧(巷)道约束混凝土支护体系，研发了系列配套关键技术。 2、研发了空间组合拱架全比尺力学试验系统，开展了约束混凝土支护体系关键承载部件与全比尺拱架强度-稳定力学性能试验，明确了约束混凝土拱架压弯强度承载判据、钢混耦合性能评价方法、关键部位强化设计准则及组合节点选型标准，揭示了约束混凝土拱架强度-稳定承载机制。 3、建立了约束混凝土拱架承载能力计算方法与支护体系设计方法，研发了约束混凝土高阻定量让压系列拱架、装配式拱架机械化智能施工装备及成套关键技术，创建了约束混凝土支护体系矿山巷道高效复合施工工法与交通隧道装配式机械化施工工法，实现了复杂条件围岩的稳定控制和高效施工。 研究成果在全国最大城市公路隧道群、全国最大断面公路隧道等交通隧道与千米高应力矿井、巨厚冲积层矿井、海滨极软岩矿井等矿山巷道中推广应用。解决了复杂条件围岩控制难题，减少了工程复修量，降低了工程造价，提高了机械化程度，保证了施工安全，取得了显著的经济和社会效益。 该项目获得国家发明专利23项，省部级工法4项，发表第一/通讯SCI和EI论文63篇。项目整体技术通过了由王梦恕院士、杨秀敏院士和任辉启院士为主任的专家组论证，论证结论为：支护体系能够更好的控制围岩变形，是安全、高效、经济的支护体系；研发了多功能拱架安装设备以及配套装备，实现了约束混凝土拱架快速机械化作业。项目通过了由顾金才院士、史玉新勘察设计大师为主任的专家组科技成果评价，评价意见为：项目在约束混凝土支护体系设计方法、机械化智能安装系列装备及配套关键技术方面达到国际领先水平。 该项目为解决复杂条件隧(巷)道围岩控制难题提供了理论和技术支撑，促进了地下工程支护技术革新，具有广阔的应用前景。