锁脚锚杆控制隧道初期支护沉降的原理和应用

当前软岩隧道初期支护因沉降变形量大而造成的成本消耗高问题较突出，初期支护底脚作用力与锁脚锚杆抗力不平衡是隧道初期支护沉降的主要原因，其中建立支护底脚与锁脚锚杆之间力的平衡关系是控制隧道初期支护沉降变形的重要前提。以弹性地基梁柱原理和摩擦桩原理来计算分析锁脚锚杆的内力和位移及其与地基的反力关系，以此确定锁脚锚杆的承载能力；通过分析锁脚锚杆对支护结构的柔度，确定其与支护结构的相互影响，进而建立考虑锁脚锚杆对支护结构底脚影响的支护结构力学计算模型，计算其作用于锁脚锚杆端上的作用力作为锁脚锚杆的设计依据；按照上述原理，分析了Ⅴ级围岩当前流行的42锁脚锚管的不足，并示例计算分析了108锁脚锚管的承载能力；最后以Ⅵ级围岩风积砂隧道施工的实例来说明“分布式”加强锁脚锚管以及锁脚锚桩控制支护沉降变形的显著效果验证技术的可行性；结论认为软岩隧道初期支护可按照“荷载—结构”原理确定围岩与支护、支护与锁脚锚杆之间的作用力与反作用力关系，达成支护结构之间力的平衡稳定以实现控制支护沉降的目的。     

黄土隧道网喷支护结构中锚杆的作用

为了检验锚杆在黄土隧道中的作用,在某黄土隧道中设置有系统锚杆和无系统锚杆2个长为30 m的试验段,对隧道初期支护的净空收敛、拱部下沉、围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、锚杆轴力和纵向连接筋应力进行监控量测。研究表明:2个试验段无论从变形还是受力上讲,同类数据均处于同一量级,说明系统锚杆对结构的稳定性作用不大;网络钢架、喷射混凝土、钢筋网共同组成的支护结构是合理的黄土隧道初期支护结构;取消系统锚杆,可以及时喷射混凝土,有利于围岩稳定,从而大大缩短工期;以Ⅳ级围岩为例,取消系统锚杆可降低工程造价10.6%。     

将军山隧道节理特征对围岩稳定性的影响及锚杆支护机理研究

节理岩体隧道破坏与节理属性密切相关。文中依托将军山大跨隧道,分析节理特征对隧道围岩稳定性的影响,阐述节理岩体隧道围岩失稳机理和锚杆支护机理,提出节理岩体隧道锚杆支护设计建议。结果表明,块体塌落区分布在两组节理与隧道相切形成的三角区,为围岩失稳关键区域;节理张开区、剪切滑移区由拱腰延伸到拱脚、拱肩,向围岩深部发展,呈蝶形分布,为围岩失稳潜在区域;节理岩体失稳机理为开挖应力平衡打破—应力降低区出现—节理面剪切滑移—节理面张开—块体塌落;节理岩体锚杆作用机制为对节理面施加法向应力以增加节理面摩擦阻力、锚杆轴力提供抗滑力、锚杆抗剪能力限制节理面相互错动。     

不同围岩级别下隧道锚杆轴力现场测试及变化机理分析

文章结合依托工程桑郎隧道,对不同围岩等级条件下的锚杆轴力进行了系统测试,得到了其轴向力的分布规律,及其随时间的变化规律。测试结果表明:锚杆轴力受到多种因素的影响,在不同围岩等级条件下,其轴力分布的表现形式有较大的差异。围岩内部应力的调整可以划分为2个阶段,一是在初期支护体系作用下,围岩变形达到基本稳定的阶段,二是围岩内部应力逐步调整的阶段。其中第二阶段完成需要较长时间。这主要体现在轴力稳定所需时间较围岩变形所需时间长。初期支护结构强度达到设计强度后,随着围岩内部应力逐渐调整,其承担了一部分转移围岩压力,锚杆轴力出现逐渐减小的现象。这表明,锚杆在初期支护结构发挥作用前,对维持围岩稳定起到了关键作用。     

隧道锚杆支护研究综述

围岩支护结构的计算与设计越来越受到业界重视,如何充分利用围岩的自稳承载能力成为研究的热点,锚杆支护作为主动支护,既允许围岩的适当变形又提高了岩体的承载能力,使围岩的稳定性得到充分发挥。文章阐述了锚杆锚固机理,介绍锚杆最新材料、锚杆结构、锚固材料及锚固耐久性方面的研究现状,重点关注实际应用中隧道锚杆支护与优化应用,并针对不同的围岩情况,提出采用合理锚杆支护能够更有效地改良围岩的应力应变特征。本研究可为同类工程提供借鉴。     

水平泥岩砂岩互层隧道支护体系力学特性试验研究

公路隧道穿越水平泥岩砂岩互层施工过程中支护体系力学特性较为复杂,通过开展大梁峁特长公路隧道水平泥岩砂岩互层段支护体系现场试验,研究水平泥砂岩互层段隧道初期支护中的锚杆轴力、围岩压力,钢架应力、混凝土应力及支护变形,二次衬砌中接触压力和混凝土受力特征。分析表明：拱部锚杆作用明显,边墙锚杆受力较小,建议锚杆由拱部160°减少至拱部120°,同时适当增加拱部锚杆;围岩压力在断面开挖后7d时间内已基本达到最大围岩压力的80％左右,说明在该种岩层中隧道开挖后围岩压力释放较快;水平泥岩砂岩互层关键控制点在拱部位置,边墙部位的支护结构无论从受力还是变形来说均较小;研究成果可为水平层状岩层隧道及类似工程的修建提供参考。     

涨壳式预应力中空锚杆在机械化开挖大断面隧道中的施工应用研究

为了解决软弱围岩隧道机械化开挖后快速支护的难题，采用三臂凿岩台车、风动扳手等配套机具施作涨壳式预应力中空锚杆对围岩进行快速支护。通过在郑万高铁高家坪隧道软弱围岩段大断面机械化施工条件下涨壳式预应力中空锚杆的应用研究，总结出涨壳式预应力中空锚杆工作原理、工艺流程，通过注浆试验对比分析，提出适合的隧道锚杆注浆比例，并结合锚杆轴力监测和地层位移监测结果，表明该锚杆具有快速约束围岩、形成应力拱、减少围岩松动圈、保证围岩稳定的优势，能够有效保障隧道机械化施工的安全，并提高隧道机械化施工效率。     

直接弹性抗力法及其在隧道初期支护结构计算中的应用

为更加直观地证明隧道初期支护具有单独承载能力的事实,提出直接弹性抗力法原理。直接弹性抗力法以拱(圆曲梁)和弹性地基拱(弹性地基圆曲梁)2段函数分别反映拱部支护结构脱离围岩以及侧壁支护结构压向围岩2段结构的内力及位移,能极大地简化计算过程,较为真实地反映隧道支护结构的应力状态;并结合链杆支座拱、铰支座拱模型,分别模拟实际施工的无分布锚杆影响、有分布锚杆影响但锚杆无切向力、有分布锚杆影响且锚杆有切向力3种支护应力状态,比较全面地概括隧道支护施工可能产生的应力状态,充分证明隧道初期支护具有单独承载能力的理论事实。强调"先柔后刚,先放后抗"属于概念,初期支护变形的主要原因是地基承载力不足造成沉降,锚杆锚固力和喷射混凝土早期强度等严重影响初期支护单独承载;再根据隧道支护结构各种可能的应力状态,提出对隧道初期支护结构细节设计的改进建议,如锚杆与钢架的连接、钢架之间的连接、钢架底脚的处理、锁脚管桩、型钢钢架与格栅钢架的组合结构等,通过实践证明隧道初期支护具有单独承载能力的理论。     

某水利边坡工程中锚杆无损检测的应用分析

在水利边坡工程的施工过程中,围岩被损坏,围岩应力释放,极容易产生坍塌现象,此时主要方法是用喷锚支护来加固围岩。锚杆锚固工程是隐藏工程,探讨锚杆的非破坏性无损检测。     

管式锚杆提高破碎软弱围岩支护效果的理论与实践

在管式锚杆注浆对破碎、软弱围岩力学性质改善及提高锚杆锚固力分析的基础上,建立管式锚杆支护条件下的力学模型,通过管式锚杆支护与普通喷锚支护塑性区范围大小的对比分析,揭示了管式锚杆提高破碎、软弱围岩支护效果的机理。理论分析及工程实践表明,管式锚杆对提高破碎、软弱围岩支护效果,控制围岩变形有十分明显的作用,是一种特别适宜于破碎、软弱围岩洞室支护的有效方法。此外,文章还对管式锚杆的特点及施工要点进行了分析和论述。     

软弱围岩隧道安全快速施工技术研究

软弱围岩的力学特征及其变形规律是实现软弱围岩隧道安全快速施工的理论基础。强度低、变形大、变形时间长、变形速度快是软弱围岩的基本特征,因此在软弱围岩隧道施工过程中,必须根据围岩应力调整的特征及其变形规律,合理选择开挖分部和开挖进尺,切实做好超前支护,加强施工管理,按照"预支护、快挖、快支、快封闭"的施工原则,实现软弱围岩隧道安全快速施工。     

共和隧道特殊围岩段初期支护大变形处理技术

结合共和隧道工程施工实例,介绍在高地应力和顺层偏压等综合作用下,围岩初期支护大变形特点,分析这种特殊地质病害的原因,并通过各种施工方案的对比,提出合理的处理措施及后续施工对策。同时,简要阐述初期支护大变形段的处理技术措施,为今后同类型地质病害的隧道制定施工方案提供一定的借鉴。     

无尺量测技术在西秦岭隧道TBM施工中的应用及数据分析

现场量测是监视围岩稳定、判断支护衬砌设计和施工方法是否正确的重要手段,也是保证新奥法安全施工,提高经济效益的重要条件。兰渝铁路西秦岭隧道为大断面单线隧道,采用传统的围岩量测方法进行围岩变形观测难度较大,为解决围岩变形量测点位置较高、人员靠近困难的问题,在施工中采用了无尺量测技术。结合无尺量测技术在西秦岭隧道TBM施工中的应用情况,介绍利用全站仪进行无尺量测的原理及量测数据的分析。无尺量测技术解决了量测对施工的干扰,同时操作简便、工作效率高,被隧道施工广泛应用,本文介绍为类似工程施工提供借鉴和参考。     

用速率比值法探讨某地下厂房的围岩稳定性

基于李世辉提出的速率比值法,对地下厂房开挖支护中围岩稳定性的判定进行探讨。利用某地下厂房施工2年来的监测数据,分析在不同支护条件下监测断面的变形速率比值,得出:对于地下厂房中的近水平层状各向异性岩体,当比值(v/v0)达到15%～30%时,可以认为变形速率明显减小,围岩变形近于稳定;当比值达到5%～10%时,可以认为围岩变形趋于稳定;当比值达到5%以下时,可以认为围岩变形是稳定的。     

外塌陷角坐标系与摩尔极限应力圆

外塌陷角坐标系是以岩体外塌陷角α和主应力p 0为因变量的岩石力学运算系统。摩尔极限应力圆是以岩石内摩擦角φ和主应力σ1,σ3为因变量的岩石力学运算系统。2个系统的基础力学参数存在对应转换关系。外塌陷角坐标系表示岩体自然塌陷、岩石试验、围岩运动力学关系具有真实统一性。摩尔极限应力圆在岩石试验中能反映岩石基本力学性质,但是几何图形表示的应力不符合一般应力定义,基本公式存在缺陷,岩石试验主、次应力与围岩主、次应力没有建立对应关系。     

某地铁区间隧道下穿悦来立交施工技术

某地铁区间为小间距隧道,下穿悦来立交,立交的桩基位于区间隧道的中间。通过理论分析、现场试验,采用减震爆破技术、隧道周边增设减震孔、两隧道中间岩柱打设对拉预应力锚杆、拱部施作超前小导管支护以及钢架、中空注浆锚杆、砂浆锚杆、钢筋网、喷射混凝土等常规支护措施,辅以地质素描、超前探孔、施工监测等手段动态指导施工。通过以上措施,该区间隧道安全顺利通过下穿立交施工,对周围环境、道路行车没有造成不良影响,是类似工程可行的施工方法。     

建筑物下地铁车站穿越施工数值模拟方法分析

随着城市地下空间的开发利用,浅埋隧道穿越地面建筑物施工问题引起了越来越多的关注。以北京某地铁车站为例,采用3类数值模拟方法对建筑物下地铁车站动态施工全过程进行了模拟计算,对比分析了不同模拟方法对地表、围岩及支护结构受力变形的影响。结果表明:在不考虑建筑物及其荷载情况下地表、围岩及支护结构的应力、变形最小;在考虑建筑物存在情况下地表沉降量、基础沉降差及地表水平位移量较小,但沉降槽宽度较大;将建筑物上部结构简化成均布荷载时,基础存在与否对地表沉降曲线影响不大,但基础的存在可以减小地表水平位移、车站拱顶下沉、支护结构变形及立柱轴力。文章最后将计算沉降值与实测值进行了对比,考虑建筑物存在情况下的计算沉降值与实测值最为接近。     

变顶高尾水隧洞高强锚杆的应用研究

本文针对彭水水电站变顶高尾水隧洞洞室开挖洞径大、区域挖空率高、隧洞之间岩壁较薄、岩柱间围岩稳定比较突出等问题,通过本项目围岩加固方案与传统的采用无粘结预应力锚索和普通锚杆相结合进行岩壁锚固相比较,系统地采用高强精轧螺纹钢锚杆技术,成功解决了直立岩柱体与薄层衬砌钢筋混凝土墙的连接和衬砌墙体结构的稳定,保证洞室结构的运行功能,实现了高效快捷的建设目标。     

大直径泥水盾构停机点地层加固措施及开挖舱密封技术探讨

保证地层稳定和舱内密封是盾构停机带压进舱作业的关键。通过对北京铁路地下直径线工程大直径泥水平衡盾构施工带压进舱换刀工程实例的研究,解决了城市中泥水平衡盾构停机换刀点的地层加固和刀盘舱内的气密性问题,希望对类似工程有借鉴作用。     

土压平衡盾构机螺旋输送机液压系统功能分析

盾构机是具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械。本文就北京地铁施工中所使用的一种直径10.22 m土压平衡盾构机的螺旋机液压系统,对其功能、原理、设计进行分析。