岩土工程特大塌方预防与治理综合技术研究及工程应用

单位(公章)：北京科技大学
成果名称 c 
申报单位名称 北京科技大学 
通讯地址 北京市海淀区学院路30号 
邮政编码 100083 
联系人 高永涛
 电话(区号) 13901039214 
电子信箱 gaoyongt@vip.sina.com
 传真(区号) 010-62333623
 
成果完成单位
 1. 北京科技大学  2.山东省交通厅公路局 

3.本钢集团建设有限公司

4.武钢矿业公司程潮铁矿  5.中铁第十八工程局
 
成果类别:  新工艺    新方法  
 
成果水平 :   国际领先  
 
成果来源：  省部计划
 
成果评价方式：其它
 
成果简介:

(主要包括：立项背景、成果特点、创新性、成果水平、应用效果及推广前景等，2000字)

1. 立项背景：

几乎国内外所有地表、地下岩土工程在建设和使用过程中都不可避免地发生不同程度的塌方问题。塌方是岩土工程中常见的和最主要的工程灾害，对它的预防及事故发生后的处理是长期困扰国内外岩土工程界的重大技术难题：

    (1) 塌方产生、发展的地质根源和内在机理是什么？有无普遍规律可循？

(2) 塌方是否可以预测？如何防止？

    (3) 塌方尤其是特大塌方发生后，从何处入手、如何采取经济上合理、技术上有效的治理措施？

    (4) 如何根据不同工程对象选择和采用不同的技术方案？

从80年代中期，原冶金工业部曾围绕地下矿山采矿方法问题组织过多次科技攻关，研究过程中成功解决了部分矿山的井巷坍塌问题，并从理论上进行了一些探讨。90年代以来，随着地下矿山井巷工程服务年限及开采深度的增加，井巷特大塌方事故不断出现，严重影响了有关矿山的生存和发展。

正是在上述背景下，原冶金工业部科技主管部门于1993年开始，先后启动了以治理岩土工程特大塌方为主攻方向的科技攻关，并以程潮铁矿主溜井特大塌方为主攻点，以解决岩土工程事故为目标展开全面研究和治理，并取得了一定的成果。

90年代中期，利用矿山塌方治理工程的研究成果，运用于危桥加固、高速公路边坡及路基塌方的治理，从而发现不同类型塌方事故的共同规律以及各自的特点，从而确立并成功实施了多项治理岩土工程特大塌方的通用及专门技术，在该项技术研究领域取得了一系列重要的、具有普遍推广意义的成果。

2. 成果特点：

    岩土工程塌方的预防和治理一直是困扰岩土工程界的难题。本成果结合具体的工程，围绕这一难题首先从研究特大塌方产生的机理为出发点，以塌方区恢复加固为主攻目标，提出集治理与预防为一体的工程对策，既实现对系统功能的全面恢复，又从本质上解决对特大塌方进行综合治理和预防这一难题，是本成果的主要特点。

3. 创新性：

(1) 对一般井巷塌方事故发生、发展的一般规律、影响因素等进行了深入研究,建立了研究塌方问题的理论分析与工作程序；

(2) 本成果从特大塌方的机理研究出发，提出集治理与预防为一体的设计理念与工程对策，一方面实现了对系统功能的全面恢复，更重要的是从本质上为预防工程塌方奠定了基础，并在实践中创造性提出和成功运用具有普遍推广意义的处理特大塌方的新技术方案：

● 对特大规模的溜井塌方，首次使用“托斗法”技术方案，并以巧妙地构思设计，在特大塌空区中通过对局部进行加固、获得整体稳定、长期安全的工程效果。

● 首次在跨越塌空区中采用箱式承载梁结构方案；

● 首次在公路塌方中采用复合锚杆桩方案；

● 首次在地下及地面塌方治理中，采用“插筋劈裂锚固注浆技术”；

● 在地下塌方中，首次提出了支撑压力带中卸压与强化支护并举的技术方案，有效地预防了生产井巷的大面积坍塌。

4. 成果水平：

研究中提出的施工技术，如 “分层多次高压注浆预应力锚固技术”、 “松散岩土层非套管成孔技术”、“双泵双液高压注浆堵水加固技术”等，为本成果研究过程中的独创技术。本成果是以这些核心技术为支撑并与常规技术有机组合所获得的成果。

理论研究方面，首次给出了确定塌方的大小、形状及范围的数学表达式，建立了模拟塌方过程的数值计算分析的工作程序，提出了主次承载区协调作用理论和主承载区稳定的定量评价方法，从而为定量评价支护质量和优化支护参数提供了理论依据。这些理论研究成果达到国际先进水平。

本成果对所有的研究及实施对象均保证了其长久安全性，是岩土工程塌方问题预防与治理的国际领先技术。

5. 应用效果及推广前景：

本成果在研究过程及完成后即投入推广应用，除取得了标志性成果“程潮铁矿主溜井特大塌方治理综合技术研究”、“失稳加筋土挡土墙加固综合技术研究”、 “京沪高速公路大金山路堑边坡稳定性及边坡治理综合技术研究”外，还取得20余项研究及推广应用成果

研究成果经过实际工程检验，证明是成功的，且具有广泛的推广应用前景。该项成果可以使复杂的工艺简化，以该成果的核心技术为支撑，可繁衍和创造出多项通用的技术成果。这些不只限于在矿山岩土工程中应用，而且可以广泛应用于隧道、地铁、桥涵、坝基、深基坑、路堑边坡等加固工程领域。

本成果所涵盖的各项理论研究成果和工程设计理念，不仅可以应用于塌方的治理，更重要的为预防工程塌方奠定了基础。