湿喷混凝土破裂过程声发射特征及应用研究.pdf

中图分类号 论文编号 学科分类号垒地三Q Q 密级公珏 安徽理工大学 硕士学位论文 湿喷混凝土破裂过程声发射特征及应用研究 作者姓名邹盛松 专业名称爰贮工程 研究方向芷出压力皇岩层控剑 导师姓名盛亟篷教援 导师单位塞徽理至太堂 答辩委员会主席奎俊越教援级直工 论文答辩日期2 0 1 6 年6 月4 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 6 年6 月4 日 万方数据 R e s e a r c ha n d A p p l i c a t i o no f A c o u s t i cE m i s s i o nF a i l u r e C h a r a c t e r i s t i c so fW ．e tS h o t c r e t e C a n d i d a t e Z o u C h e n g - s o n g S u p e r v i s o r C h e n gY u n - h a i S c h o o lo f M i n i n ga n dS a f e t y A n H u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 0 1 ，PR ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽理王太堂或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名鲤基超日期三孟年生月五日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安徽堡王太堂有保留、使用学位论文的规定，即研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于安徽理工太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权立 徽理王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本 授权书 学位论文作者签名铆斌松 签字日期劢彩年多月占日 导师签名赢易阂 煳／≯劂 签字B 期冽年6 月易日 万方数据 摘要 摘要 为研究湿喷混凝土受载破裂过程声发射特征，本文首先进行了干、湿喷混凝 土基本力学性能试验研究，为分析声发射特征提供力学依据应用F L A C 3 D 数值 模拟软件模拟了巷道未支护、干喷混凝土支护、湿喷混凝土支护后力学响应和位 移情况，研究了湿喷混凝土工程应用的可靠性，并为支护设计提供参考。 干喷混凝土试块破裂过程，声发射定位事件比较集中，这是由于其匀质性很 差，受载时试样内部应力分布不均，应力集中区域易发生微破裂，而在应力水平 较低区域易形成声发射定位事件空白区，从而失去整体承载作用；湿喷混凝土试 样声发射定位事件呈散漫状态，内部微破裂比较分散，应力分布比较均匀，抵御 载荷能力增强，与湿喷混凝土抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度显著提高 及强度离散程度明显降低结论相对应。 n A C ，D 数值模拟软件模拟结果表明湿喷混凝土支护后巷道变形量、高应力 区明显减小，表明湿喷混凝土支护后巷道稳定性增强。 最后依据工程应用背景，对湿喷混凝土支护技术在煤矿巷道内具体应用进行 了研究，研究了湿喷混凝土工艺流程、工艺参数、关键技术等。现场应用效果表 明，湿喷工艺施工回弹率、粉尘浓度明显降低。 图[ 5 4 】表[ 1 8 】参[ 6 6 ] 关键词湿喷混凝土声发射定位；破裂过程；数值模拟 分类号T D 3 5 3 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t T h ep a p e ra r s t l ys t u d yt h eb a s i cm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fd r ya n dw e ts h o t c r e t e e x p e r i m e n t st or e s e a r c hw e ts h o t c r e t ea c o u s t i ce m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fl o a d 迦 p r o c e s s ；F L A C 3 Dn u m e r i c a ls i m u l a t i o ns o R w a r et os i m u l a t et h er o a d w a ys u p p o r t i n g ，n o t d r ys h o t c r e t es u p p o r t , w e ts h o t c r e t es u p p o r ta f t e rt h em e c h a n i c a lr e s p o n s ea n d d i s p l a c e m e n t ，t h er e l i a b i l i t yo ft h ew e ts h o t c r e t ei ss t u d i e di ne n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n , a n dp r o v i d er e f e r e n c ef o rs u p p o r t i n gd e s i g n ． D r ys p r a yc o n c r e t eb l o c kf a i l u r ep r o c e s s ，t h ea c o u s t i ce m i s s i o nl o c a t i o ne v e n t sa r e c e n t e r e d , t h i si sf o rv e r yp o o rb e c a u s eo fi t sh o m o g e n e i t y , l o a d i n gt h es p e c i m e ni n t e r n a l s t r e s sd i s t r i b u t i o n , s t r e s sc o n c e n t r a t i o na r e a sp r o n et or u p t u r e ，i nt h el o wl e v e lo fs t r e s s a r e ai se a s yt of o r ma el o c a t i o ne v e n t sb l a n ka r e a , t h u sl o s et h ew h o l eb e a r i n gr o l e ；W e t s h o t c r e t es a m p l ei nl o o s es t a t ea el o c a t i o ne v e n t s ，i n t e r n a lm i c r of r a c t u r ei sm o r e d i s p e r s e d , t h es t r e s sd i s t r i b u t i o ni se v e n e r , r e s i s tl o a da b i l i t ye n h a n c e m e n t ，a n dw e t s p r 咖n gc o n c r e t ec o m p r e s s i v es t r e n g t ha n da x i a lc o m p r e s s i v es t r e n g t h , s p l i t t i n gt e n s i l e s t r e n g t hs i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d , a n dt h ei n t e n s i t yo fd i s c r e t ed e g r e ec o r r e s p o n dt o s i g n i f i c a n t l yr e d u c et h ec o n c l u s i o n ．F L A C 3 Dn u m e r i c a ls i m u l a t i o ns o t b q c a r es i m u l a t i o n r e s u R ss h o wt h a ta f t e rt h ew e ts h o t c r e t es u p p o r t i n go fr o a d w a yd e f o r m a t i o n ，h i g hs t r e s s a r e ad e c r e a s eo b v i o u s l y , s h o w e dt h a ta f t e rt h ew e ts h o t c r e t e s u p p o r t i n gr o a d w a y s t a b i l i t ye n h a n c e m e n t ． F i n a l l y , o nt h eb a s i so ft h ee n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o nb a c k g r o u n d , t h ew e ts h o t c r e t e s u p p o r t i n gt e c h n o l o g yi nc o a lm i l l er o a d w a yi ns p e c i f i ca p p l i c a t i o na r es t u d i e d , s t u d i e d t h et e c h n o l o g yo fw e ts h o t c r e t ep r o c e s s ，t e c h n o l o g yp a r a m e t e r s ，k e yt e c h n o l o g ya n dS O o n ．F i e l da p p l i c a t i o ne f f e c ts h o w st h a tw e ts h o t c r e t ec o n s t r u c t i o nr e s i l i e n t r a t e ， c o n c e n t r a t i o no fd u s ti sd e c r e a s e do b v i o u s l y ． F i g u r e [ 5 4 ] t a b l e 【18 】r e f e r e n c e [ 6 6 ] K e y W o r d s w e ts h o t c r e t e ；a c o u s t i ce m i s s i o n l o c a t i o n ；f a i l u r ep r o c e s s ；n u m e r i c a l s i m u l a t i o n C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 5 3 Ⅱ 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I 目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I I C o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．V I l 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 问题的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 ．1 喷射混凝土施工工艺发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2 湿喷混凝土研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．2 ．3 混凝土声发射研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．3 主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．4 技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 湿喷混凝土基本力学性能试验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 l 2 ．1 材料试验研究及配合比设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．1 ．1 试验原材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～11 2 ．1 ．2 无碱液体速凝剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 1 2 ．1 ．3 高效减水剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 5 2 ．1 ．4 配合比设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～1 5 2 ．1 ．5 试样制作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一l7 2 ．2 抗压强度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 2 ．2 ．1 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l8 2 ．2 ．2 试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9 2 ．3 轴心抗压强度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 0 2 ．3 ．1 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～2 0 2 ．3 ．2 试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 0 2 ．4 劈裂抗拉强度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 l 2 ．4 ．1 试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 1 2 ．4 ．2 试验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 2 2 ．5 强度离散性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 2 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 3 I I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 3 湿喷混凝土破裂过程声发射特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 3 ．1 声发射测试技术基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．2 试样制作及试验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 试验结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 4 数值模拟研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 4 ．1F L A C 3 D 数值模拟计算原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 7 4 ．1 ．1 三维空间离散⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 4 ．1 ．2 空间差分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 7 4 ．1 ．3 节点的运动方程与时间差分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 8 4 ．2 数值模拟结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．2 ．1 未支护状态⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41 4 ．2 ．2 干、湿喷混凝土支护效果比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 4 - 3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 5 5 湿喷混凝土支护工程应用实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 5 ．1 工程概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 5 ．1 ．1 工作面生产技术条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 5 ．1 ．2 巷道支护设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 8 5 ．2 湿喷混凝土支护施工工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 5 ．2 ．1 工艺流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 0 5 ．2 ．3 工艺参数优化研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5l 5 ．3 湿喷混凝土关键技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．3 ．1 各系统的启动和关闭顺序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 3 5 ．3 ．2 混凝土管道的清洗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 3 5 ．3 ．3 堵管原因分析以及处理方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 5 ．3 ．4 避免堵管措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 5 5 ．4 现场效果评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 5 ．4 ．1 回弹率测量与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 5 5 ．4 ．2 粉尘浓度测量与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 6 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 6 总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 6 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 8 I V 万方数据 目录 6 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 致1 射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 4 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 5 V 万方数据 一窒墼望三奎堂堡主堂篁笙塞 _ _ _ - _ _ ●- ●_ _ ●_ 一 一 C o n t e n t s A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I C o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I I I 1I n n l D d u c t i o n ．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 1 ．1T h e s i sp r o p o s a l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2R e s e a r c hs t a t u s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．2 ．1C u r r c n tr e s e a r c ho ns h o t c r e t et e c h n o l o g y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 ．2O n r e n tr e s e a r c ho nS u p p o r tm e c h a n i s ma n a l y s i so f w e t s h o t c r e t e ⋯⋯⋯⋯6 1 ．2 ．3 _ u r r e n tr e s e a r c ho na c o u s t i ce m i s s i o no fc o n c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 1 ．3M a j I lr e s e a r c bc o n t e n t s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 ．4T e d m i c a lr o u t e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2R e s e a r c ho f m e c h a n i c a lp r o p e r t yt e s t i n go f w e t s h o t c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I1 2 ．1M a t e r i a lt e s tr e s e a r c ha n d d e s i g no fm i xp r o p o r t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 ．1 ．I T e s t i n gm a t e r i a l s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一．．．．． m OIOIDI11 2 ．1 ．2N o n - a l k a l il i q u i da c c e l e r a t o 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．3T h ee q u a t i o no f m o v e m e n ta n dd i f f e r e n c eo fn o d e ⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 8 4 ．2R e s u l ta n a l y s i so f n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．3 9 4 ．2 ．1T h en u m e r i c a la n a l y s i so fI n i t i a ls t a t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．4 1 4 ．2 ．2C o m p a r e dw i t ht h es u p p o r t i n ge f f e c to f d i f f e r e n ts p r a yl a y e r s ⋯⋯⋯⋯⋯．．4 2 4 ．3C h a p t e rs u m m a r y ⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯．．4 5 5A p p l i c a t i o no fs u p p o r tt e c h n o l o g yo f w e ts h o t c r e t e ⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 5 ．1E n g i n e e r i n gi n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 5 ．1 ．1G e o l o g i c a lc o n d i t i o n so f W o r k i n gf a c e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 5 ．1 ．2S u p p o r tt e c h n o l o g yo fr o a d w a y ⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．4 8 5 ．2S u p p o r td e s i g no f w e ts h o t c r e t e ⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．5 0 5 ．2 ．1C o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g i c a lp r o c e s s ⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 0 5 ．2 ．3r e s e a r c ho np r o c e s sp a r a m e t e r so p t i m i z a t i o n ⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 5 ．3K e yt e c h n o l o g yo fw e ts h o t c r e t e ⋯⋯⋯⋯．．．．．．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．．⋯．．．5 3 5 ．3 ．1S e q u e n c eo fs t a r t u pa n ds h u t d o w n ⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯．5 3 5 ．3 ．2C o n c r e t ep i p ec l e a n i n g ⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯．5 3 5 ．3 ．3B l o c k i n gp i p ec a u s ea n a l y s i sa n dt r e a t m e n tm e t h o d ⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 4 5 ．3 ．4M e a s u r e so fa v o i db l o c k i n gp i p e ⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 5 5 ．4E v a l u a t i o no f o n ．s i t ee f f e c t so nw e ts h o t c r e t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 5 5 ．4 ．1M e a s u r e m e n ta n da n a l y s i so fs p r i n g b a c kc a p a c i t y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 5 ．4 ．2M e a s u r e m e n ta n da n a l y s i so f d u s tc a p a c i t y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 6 5 ．5C h a p t e rs u m m a r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．5 7 6C o n c l u s i o na n dp r o s p e c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．5 8 6 ．1C o n c l u s i o n ⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．．．．⋯．．5 8 6 ．2P r o s p e c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 9 R e f e r e n c e s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．6 0 T h a n k s ．．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．⋯．⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．⋯．⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯．．．6 。4 ． V Ⅱ 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 A u t l l o r i n t r o d u c t i o na n dp r i n c i p a la c h i e v e m e n t si ns c i e n t i f i cr e s e a r c h ．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．．6 5 V Ⅲ 万方数据 1 绪论 1 绪论 1 ．1 问题的提出 目前国内煤矿喷射混凝土普遍采用干喷法，由于喷射前水泥、骨料、速凝剂 采用无水拌料，输送到喷头处才与水混合，导致混凝土拌合不均匀，匀质性差； 抗压强度达不到2 0 M P a ，长久支护效果差；回弹率高达3 0 ％以上，材料浪费严重； 作业现场粉尘浓度一般为8 0 ．1 0 0 m g ／m 3 ，呼吸性粉尘一般为1 0 - 2 0 m g ／m 3 ，粉尘弥 漫，施工环境恶劣。虽然一些煤矿开始采用潮喷等方法，但以上关键问题仍未得 到有效解决。 此外，随着我国煤矿大型矿井的发展，对巷道断面要求越来越大，且井下准 备巷道、区段巷道等多为大断面巷道。对于大断面巷道，人工直接操纵喷枪喷射 巷道顶部时难以保证与受喷面的合理距离，搭设工作台架则会花费很长时间。采 用人工操纵喷枪的方式，工人不仅劳动强度大，同时还受回弹料和粉尘的侵害， 损害了工人的身体健康，还影响了支护效果，从而制约了湿喷混凝土技术在煤矿 的推广。因此，研究实用可靠的井下湿喷混凝土技术也就成为亟待解决的一项重 大技术难题。 为解决以上干喷混凝土支护存在的问题，进行了湿喷混凝土支护研究。将水 泥、水、骨料等在搅拌装置里按一定的比例充分搅拌后，喷浆机械手利用压缩空 气，将拌合好的混凝土经喷射机的喷嘴与速凝剂等外加剂混合后，以很高的速度 喷射出去，从而在受喷面上形成混凝土支护层。与干喷混凝土相比，粉尘少、回 弹小、水灰比可以得到精确的控制、受喷面混凝土强度均匀，早期强度和最终强 度明显提高，有效提高支护效果。由于湿喷混凝土技术采用无碱液体速凝剂，对 金属网无腐蚀作用，增加了巷道长期稳定性。此外，采用机械手代替人工抱喷头 喷射，可以有效控制喷头与受喷面距离及角度，提高喷射混凝土质量，进一步减 少回弹量及工人劳动强度。为此，本文以机械手代替人工喷射混凝土为前提，进 行湿喷混凝土破裂过程声发射特征及应用研究，进一步认识混凝土破裂失稳机制 基础上，有助于大断面巷道支护。 1 ．2 研究现状 喷射混凝土是通过喷射机具，利用压缩空气或其它动力，将按比例配好的水 泥、砂、石、外加剂等干料或加水搅拌好的拌合料经管道输送，以高速喷射到受 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 喷面上，形成具有速凝性质的混凝土喷层。由于喷射混凝土施工工艺简单，不需 要振捣、模板，所以施工速度快，并且操作灵活，因此在煤矿井巷、隧道、基坑、 护坡及修护工程中得到广泛运用。 1 ．2 ．1 喷射混凝土施工工艺发展 喷射混凝土施工工艺发展主要经历了干喷混凝土、湿喷混凝土、机械手喷射 混凝土三个阶段，干喷法和湿喷法的主要不同之处在于水完全与水泥、砂、石子 等干混合料混合的时间不同，其他新的喷射方式如潮喷法、水泥裹砂法、双裹并 列法等源自于干喷法或湿喷法，喷射机械手法则以人工操纵喷射机喷射替代了人 工抱喷头喷射【1 】。 1 干喷混凝土施工工艺 干喷混凝土技术应用于工程已经有一个多世纪，通常将水泥、砂、石子、粉 状速凝剂 少数工程中采用专用的快硬水泥，则可省去速凝剂 等干料预先按比 例拌合均匀，然后通过上料机或者人工上料方式喂入干式喷射机内，以压缩空气 为动力，通过输料管将干料输送至待喷点，在喷头处加水与之混合后喷射到受喷 面上形成混凝土喷层。水泥、砂、石子、速凝剂等干料根据工程特点，可以运输 至现场搅拌，也可在地面料场