隧道工程中锚杆的功效研究

系统锚杆是锚喷衬砌的重要组成部分,目前广泛应用到隧道衬砌中。然而锚杆到底对隧道结构的稳定起多少作用一直没有有效的定量计算方法。本文以某高速公路隧道为例,用有限元强度折减法计算了锚杆在不同地质条件下对安全系数大小的影响。结合有限元数值模拟,通过对承载拱截面的受力情况分析后得到如下结论:锚杆对隧道结构的稳定性影响不大,因此建议隧道建设中取消系统锚杆。     

某小净距浅埋偏压隧道优化设计方法探讨

目前隧道设计主要采用工程类比法,缺乏定量标准。以改进的有限元强度折减法计算的隧道安全系数作为定量指标对某小净距偏压隧道的支护参数进行优化设计,有的放矢地对薄弱部位支护进行加强,对安全部位的支护适当减弱。优化结果表明,在工程造价节省的前提下隧道安全性能还有一定提高。对隧道的定量设计进行探索性尝试,为类似问题的解决提供基本...     

有限元极限分析法的适用性研究与应用

主要介绍有限元极限分析法的发展历程。分析了强度折减法在强度折减过程中、容重增加法在容重增加过程中屈服面的变化过程,对这两种有限元极限分析方法的适用范围进行了解释和说明。介绍了强度折减法的最新进展——拉剪强度同步折减的强度折减法,这种强度折减法能用于计算隧道的安全系数。从强度储备的角度对隧道安全系数进行了定义,并展望了安全系数在隧道工程中的应用前景。     

大砬子沟 2 号隧道出口路基边坡稳定性分析

依托大砬子沟 2 号隧道出口段路基边坡工程,运用 midas GTS NX 有限元软件计算模型分析挡土墙+喷锚支护前后应力变化特征以及水平、竖直位移变化特征。结果表明:在自然状态下,采用强度折减法（SRM）计算得出的路基边坡安全系数为 1.11,小于边坡安全系数标准值 1.35,不满足稳定性要求;经削坡和挡土墙+喷锚支护后,边坡X方向最大位移减小为 4 cm;在支护作用下,土体基本保持稳定,经强度折减法计算得出支护后的安全系数为 1.37,符合安全系数标准,可以保证边坡的安全。     

隧道群整体安全系数计算方法与应用分析

为解决地下相邻多隧道和多洞室的整体稳定性评价这一难题,吸收边坡强度折减有限元的优点,提出了基于强度折减技术的相邻隧道群的整体安全系数求解方法.该方法采用Mohr-Coulomb屈服准则,以洞间等效塑性应变贯通作为隧道群整体失稳的临界判据.洞群整体安全系数计算是通过搜索折减系数F,将岩土材料的力学强度参数(粘聚力c和内摩擦角ψ)按F值折减代人数值计算中,使计算模型的隧道洞间正好出现明显的贯通性等效塑性应变来实现.陕西牛角坪分离式双洞隧道按该法进行整体安全系数计算表明,该方法可以便捷客观地获得隧道群结构的整体安全系数,极大地方便了多洞结构的稳定性评价和开挖与支护设计优化.     

复合式衬砌隧道总安全系数设计法修正与应用研究

为评价复合式衬砌这一整体结构的安全性，对以往所建立的复合式衬砌隧道总安全系数设计法的不合理之处进行修正，并再次分析不同铁路隧道的安全性，同时与挪威Q法支护参数进行对比，最后结合案例说明该方法在断面形式比选方面的应用。结果表明： 1）所建立的总安全系数设计法可以为初期支护和复合式衬砌的支护构件选择、量化设计和整体优化设计提供一定的理论基础。2）采用总安全系数设计法对不同铁路隧道安全系数计算的结果与现场实际施工情况、既有隧道病害情况基本相符。3）挪威Q法提出的支护参数如果用于我国时速350 km的高速铁路双线隧道，Ⅲ、Ⅳ级围岩总安全系数满足要求且较为经济，但Ⅴ级围岩安全系数偏低；采用耐久性锚杆有利于充分发挥锚杆-围岩承载拱的支护作用，从而可以减少喷层和二次衬砌的强度，提高经济性。4）总安全系数设计法可以用于隧道断面形式与支护参数的精细比选。     

基于有限元强度折减法的连拱隧道洞口边坡稳定性分析

采用有限元强度折减法,对某浅埋连拱隧道洞口边坡进行稳定性分析,并将结果与工程实际进行对比,证明用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析的合理性。同时指出,对于浅埋连拱隧道洞口施工,尤其是后行洞施工会对边坡稳定性造成不利影响,即使边坡安全系数符合规范要求,也有必要对洞口段边坡进行加固处理,提高强度储备安全系数。对于隧道施工与边坡的相互作用机理,本文没有探讨,有待继续深入研究。     

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%。     

基于强度折减法的深基坑桩锚联合支护稳定性分析

运用FLAC软件为辅助平台,对深基坑整个开挖过程进行数值模拟。采用强度折减法分别计算出基坑在无支护、单独护坡桩和桩锚联合支护不同工序下基坑的安全系数。分析得出基坑施工过程中,护坡桩是控制土体位移、保证基坑临时稳定性的控制单元,预应力锚杆是控制基坑整体永久安全性的控制单元,进而对比得出强度折减法应用于分析基坑稳定性是可靠的,可为基坑设计、施工和验收提供参考。     

隧道稳定性分析与设计方法讲座之二：隧道围岩稳定性分析及其判据

作为一个讲座对以往研究成果作一综述。分析隧道围岩稳定性的3种判据,提出有严格力学依据的稳定安全系数作为围岩稳定分析的定量判据。指出围岩有剪切安全系数与拉裂安全系数,并建议采用强度储备安全系数作为围岩稳定安全系数。建立土体隧道稳定分析的新理念和新方法,计算中考虑了围岩的荷载释放,初期支护作为弹塑性材料加固围岩,并应具有一定安全系数,以确保施工安全。二次衬砌作为弹性结构,围岩、初期支护与二次衬砌共同作用确保运行安全。对岩石围岩分级提出初步建议,并以无衬砌围岩安全系数作为各级围岩自稳能力的定量判据,由此反推出各级围岩的力学强度参数,改善了参数的合理性。     

隧道软弱围岩进洞稳定性分析

隧道进出洞口处是地质灾害多发的地段.以某工程为背景,采用有限元强度折减法,研究隧道开挖过程中安全系数的变化情况,对隧道进洞口浅埋段发生坍塌破坏的规律及机理作深入解释.计算分析表明,因为算例隧道处于坡脚位置,开挖引起边坡失稳是导致软弱围岩隧道进洞灾害多发的根本原因,针对这种地质条件下隧道进洞的安全隐患,对其设计和施工提出一些合理化建议.     

挤压性大变形隧道分层初期支护适应性分析

针对挤压性大变形隧道支护参数、支护时机在设计工作中难以量化的现状,在考虑围岩流变效应和支护弹塑性本构的基础上,结合数值模拟手段,对各类支护的等效支护抗力和不同等级大变形隧道分层初期支护量化参数及适应性开展研究。得出主要结论： 1）基于抗压强度控制,提出不同组合参数下的喷射混凝土和型钢拱架等效支护抗力;基于位移等效原则,提出不同直径、不同长度砂浆锚杆和不同长度预应力锚索的等效支护抗力。2）基于监控量测曲线,对考虑流变效应的围岩物理力学参数进行反演,以此计算围岩特征曲线,实现围岩变形量值、不同支护时机所需支护抗力与时间的关联。3）根据既有案例,取单边15 cm作为单层支护极限变形值,构建支护抗力曲线;基于极限变形控制原则,提出轻微大变形可选用单层初期支护+短锚杆的支护形式、中等大变形可选用2层初期支护+短锚杆的支护形式、强烈大变形可选用圆形隧道+3层初期支护+短锚杆+长锚索的支护形式的建议,并提出不同等级大变形隧道的支护时机及预留变形量建议值。4）兰渝铁路木寨岭隧道工程应用分析结果表明,采用该方法选取的支护参数是合理的。〖JP〗     

强岩溶区隧道施工中隧底最小安全厚度分析研究

岩溶隧道底板以下既有溶洞对隧道施工安全及铁路运营有直接的影响，分析、评价岩溶隧道底板的稳定性是岩溶隧道施工的关键问题之一。采用荷载传递线的概念，提出了岩溶隧道底板最小安全厚度的半定量评价方法；采用弹性理论建立了在岩体按抗拉和抗剪强度准则基础上的岩溶隧道底板岩层的最小安全厚度的理论公式，为施工期岩溶隧道底板安全性评价提供了依据。     

锚杆施作时机对炭质千枚岩隧道力学响应影响研究

针对炭质千枚岩隧道施作锚杆时容易剥落掉块并导致局部失稳的问题,对先喷后锚法与传统先锚后喷法进行比较研究。为了分析2种施工方法对围岩与支护体系力学响应的影响,借助三维数值分析手段对洞周位移变化、初期支护结构受力、锚杆受力及围岩的塑性发展进行分析。结果表明,先喷后锚法引起的围岩变形与支护体系应力略大,先锚后喷法对控制围岩变形效果显著,二者均可满足一般工程需要;当对围岩变形控制要求严格时应选用先锚后喷法。     

锚杆对某公路边坡稳定性的影响分析

结合某公路均质土边坡支护实例，运用大型有限元软件MIDAS/GTS建立边坡的平面应变二维模型，基于有限元强度折减法，研究锚杆的锚固长度、锚杆间距、倾角等因素对边坡整体稳定性的影响。结果表明:锚杆穿过边坡滑动面后，继续增加锚杆长度对提高边坡安全系数效果不大，在锚杆倾角和锚杆间距不变的情况下，随锚杆长度增加，边坡安全系数变化较小；在保证边坡稳定性的前提下，锚杆倾角可在25°~35°范围取值；在保持锚杆倾角和锚杆长度不变的情况下，随着锚杆间距的增加，边坡安全系数出现先增大后减小的趋势。     

极限平衡法与有限元强度折减法对某公路边坡挡土墙稳定性分析

针对边坡稳定性分析的极限平法和有限元强度折减法的特点进行了讨论,并结合一具体挡土墙的工程实例,采用极限平衡法和有限元强度折减法对该挡墙的整体稳定性进行了计算分析。分析结果表明：采用极限平衡法和有限元强度折减法均可以得到边坡的安全系数,且采用极限平衡法得到的安全系数值偏安全,可满足工程设计要求。采用有限元强度折减法可以得到边坡体的应力-应变,可作为极限平衡法的补充设计依据。     

湿陷性黄土隧道三台阶法施工时间应变规律

通过对湿陷性黄土围岩监测,揭示时间应变规律,结合此规律形成一套三台阶施工工法,并总结出使用此工法施工围岩的变形特性如下：上台阶开挖后稳定7d左右,表现为沉降,在施工二台阶马口时,允许上台阶初期支护在可控范围内下沉,也是应力释放的过程;三台阶施工沉降变形规律与二台阶类似,在仰拱封闭后,围岩趋于稳定。     

基于强度折减法的黄土边坡可靠度分析

由于地质条件的复杂性,影响边坡稳定性因素存在着不同程度上的不确定性.因此,在边坡稳定性分析中,应考虑这些因素的不确定,对边坡进行可靠度分析.文中将有限元强度折减法和点估计法结合进行边坡的可靠度分析.对有限元强度折减法和点估计法的基本原理进行了简单介绍,将二者相结合进行一黄土边坡的可靠度分析.计算结果表明,该边坡整体上较稳定,但可能发生黄土层的浅层滑动,边坡的平均安全系数为1.10,处于基本稳定状态.边坡的破坏概率为26.5％,属于低危险等级,需对该边坡进行进一步的观测.有限元强度折减法和点估计法相结合,可方便、简捷地对边坡可靠性进行评价.