隧道系统锚杆设计计算理论研究

隧道系统锚杆的设计大多采用工程类比法,没有充分考虑到围岩对支护结构的影响.隧道围岩和支护结构作为一个统一的整体,二者共同组成"围岩-支护"体系参与作用,并通过承压拱机理,对隧道系统锚杆的设计计算理论进行研究,从而确定其合理参数,降低建设成本。     

系统锚杆在隧道支护体系中作用研究分析

根据实际工程试验,监测隧道IV、V级围岩条件下现场在有、无系统锚杆工况下隧道围岩变形情况,从而得出隧道支护体系中锚杆作用在Ⅴ~Ⅳ级围岩中有系统锚杆的反而隧道变形要大于无系统锚杆的隧道变形;且在软弱围岩地段,不宜设置大量的系统锚杆,而只需利用单根锚杆的抗拔力或在钢支撑的拼装连接点处施加钢花管以适当稳定初期支护,这样既保证了隧道初期支护结构安全,也减少了施工工序,使得隧道支护断面得以及早封闭,从而能更好地控制支护变形的结论以供参考。     

大断面扩建隧道施工初期支护受力分析

运用ANSYS有限元软件对重庆渝州隧道原位扩建施工进行数值模拟,计算得到隧道地表沉降、扩建隧道初期支护弯矩及锚杆轴力;对比分析了计算结果与监控量测数据,得出原位扩建浅埋隧道的地表沉降影响范围,发现隧道扩挖后围岩内力的重分布对扩挖方向初期支护弯矩和系统锚杆轴力影响较大;指出在设计和施工时应该加强扩挖方向围岩及结构的支护和...     

渔寮隧道围岩内部位移与支护结构受力分析

基于风化节理岩层中渔寮隧道的实测围岩应力,围岩变形以及支护结构受力等数据,结合解析公式计算以及数值模拟的结果,从围岩松动圈半径,支护结构变形与受力评价了围岩稳定性与支护效果。结果表明:渔寮隧道出口段围岩条件较好,最大围岩内部变形达7.71 mm,推测拱顶松动围圈岩厚度半径达3.1 m,拱腰、拱肩处松动圈围岩厚度大于4.0 m,锚杆轴力的分析反映出围岩松动范围内的锚杆受力较大;支护结构受力特征分析表明因隧道拱顶、仰拱处围岩变形较大而传递给支护结构的附加荷载导致其受力增加;数值计算结果显示不同工序打设的锚杆变形存在明显区别。基于围岩变形规律与支护结构受力分析结果,提出了相应的施工措施与支护结构优化意见。     

考虑隧道围岩蠕变的复合式衬砌受力规律

将锚杆作用力视为体力作用于围岩内, 将初期支护与锚杆锚固范围内的围岩视为围岩加固体, 建立了围岩力学模型, 基于统一强度理论分析了隧道蠕变条件下的围岩应力与变形规律, 推导了复合衬砌应力与变形表达式, 分析了隧道围岩蠕变过程中支护结构受力特点及不同初期支护强度下二次衬砌受力变化规律。分析结果表明: 当初期支护按照“初期支护应与围岩共同受力且能保证施工阶段安全”的原则进行设计时, 在围岩蠕变作用下, 锚杆与喷射混凝土最大受力分别为48、286kPa, 与开挖阶段相比分别增大了57.5%、13.7%, 且超过支护结构最大承载力, 说明在进行初期支护设计时, 仅满足隧道开挖过程中围岩稳定而不考虑蠕变产生的附加应力影响, 可能造成隧道运营过程中初期支护结构破坏, 不利于隧道稳定; 当二次衬砌厚度由300mm增大至500mm时, 二次衬砌最大受力增大了40.5%, 荷载分担比由25.2%增大至36.2%, 而增大初期支护强度后, 二次衬砌受力减小了14.5%, 荷载分担比由25.2%减小至22.3%, 说明二次衬砌荷载随初期支护强度增大而减小, 而随自身强度增大而增大, 应重视初期支护与二次衬砌支护强度的协调配置, 实现围岩压力的合理分配; 在软岩地质条件下, 应保证隧道施工过程中围岩稳定并避免围岩蠕变过程中发生结构破坏, 以实现初期支护与二次衬砌共同承担蠕变引起的附加应力。      

结构面产状对深埋互层隧道稳定性影响与变形控制研究

深埋互层隧道极易发生大变形,严重危害隧道施工安全。以中兰客专尖山隧道为依托,对不同结构面产状、不同角度和长度的锚杆等工况进行数值分析,结果表明：层理面倾角对隧道周边位移影响较大,且当层理倾角与地应力方向呈一定角度时,支护结构受明显偏压作用;隧道轴向与层理面的夹角对隧道开挖轮廓附近围岩水平变形影响显著。在系统锚杆支护的基础上进行锚杆布置角度和长度的优化,并对其支护效果进行评价。现场采取优化锚杆角度和长度技术措施后,深埋互层段隧道稳定性和变形控制效果良好。     

基于多任务学习和层次分析法的公路隧道支护方案优化设计

为提升公路隧道施工过程中支护的实时性和合理性, 以浙江省龙丽温高速的围岩地质特征和支护方案为研究背景。 分析围岩特征与支护参数的相关性, 确定了以围岩风化程度、 坚硬程度、 岩体完整程度、 地下水状态、 围岩稳定情况为输入围岩特征, 锚杆间排距、 锚杆长度、 喷混凝土厚度、 钢拱架型号为输出支护参数的多任务学习模型结构。 针对多任务学习模型获得的预测支护参数, 通过层次分析法评价预测支护参数中部分强于实际支护参数, 部分弱于实际的支护设计, 结果表明预测支护参数综合得分高于实际支护参数。 研究成果为实现公路隧道快速支护方案选型和评估提供了指导。     

基于多任务学习和层次分析法的公路隧道支护方案优化设计

为提升公路隧道施工过程中支护的实时性和合理性, 以浙江省龙丽温高速的围岩地质特征和支护方案为研究背景。 分析围岩特征与支护参数的相关性, 确定了以围岩风化程度、 坚硬程度、 岩体完整程度、 地下水状态、 围岩稳定情况为输入围岩特征, 锚杆间排距、 锚杆长度、 喷砼厚度、 钢拱架型号为输出支护参数的多任务学习模型结构。 针对多任务学习模型获得的预测支护参数, 通过层次分析法评价预测支护参数中部分强于实际支护参数, 部分弱于实际的支护设计, 结果表明预测支护参数综合得分高于实际支护参数。 研究成果为实现公路隧道快速支护方案选型和评估提供了指导。     

山岭公路隧道系统锚杆支护作用及其施工质量问题分析

锚杆是新奥法隧道施工的主要支护手段,对围岩的稳定能发挥重要的支护作用.通过对锚杆支护作用的阐述,结合公路隧道施工当中锚杆出现的常见质量问题,对这些问题的后果进行了分析,指出今后山岭公路隧道施工中,需重视锚杆的支护作用并加强监管措施,确保锚杆的施工质量.     

铁路隧道软弱围岩破坏模式离散元分析

以贵广高速某铁路隧道为依托,采用离散元UDEC建立数值计算模型,对软弱破碎围岩的破坏模式和系统锚杆支护效果进行分析,可知：隧道开挖产生临空面,易引发节理结构面的破坏,拱部岩体首先出现破坏;系统锚杆能使洞周竖向、水平位移与塑性区得到有效控制;注浆加固不但使锚杆的销钉和组合梁作用更为显著,而且还有效提高了围岩的自承能力。通过分析建议取消拱部系统锚杆,加强侧墙锁脚锚杆。     

浅埋偏压、软弱围岩双线客运专线隧道施工综合技术研究

以武广客运专线狮公岩二号隧道为工程背景,针对该隧道埋深浅、偏压显著、围岩软弱破碎、受降雨影响大、隧道断面大、施工变形大且控制困难等特点,基于浅埋偏压显著段隧道大变形原因分析,提出了地表网喷加固、洞内加长锚杆、增设水平横撑的应急措施,在隧道变形初步控制后,进一步采取地表坡顶减负、坡脚反压增阻,以及局部锚固桩等措施,有效控制了隧道变形,保证了隧道施工安全,并成功保护了地表构筑物。     

水平岩层公路隧道监控量测分析

公路隧道施工过程中遇到水平产状的岩层时处理不当极易出现围岩失稳、坍塌等事故,这些事故将对隧道施工人员、设备安全造成不利影响。以石塘隧道为工程背景,分析该隧道地表沉降、拱顶下沉及周边收敛、围岩内部位移、锚杆轴力、围岩与初期支护间压力监控量测结果,研究其变化规律。研究结果用以指导该隧道后续施工和设计方案优化,并可为类似水平岩层隧道设计、施工及监测提供借鉴。     

扩建小净距公路隧道施工力学分析

利用有限元模型分析了扩建小净距隧道在不同净距下隧道围岩、中夹岩柱、锚杆及初衬的受力特征。研究结果表明:扩建小净距隧道围岩的屈服区主要集中在拱脚部位,拱脚部位的隧道支护结构应有所加强,当净距大于1/2 B时,中夹岩柱受力状态受净距的影响很小;隧道外侧锚杆轴力约为内侧锚杆轴力的4～5倍。     

乌鞘岭隧道F7断层区段左线迂回导坑监控量测

兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层,为区域性大断层,地应力高。施工过程中,围岩变形达1 m以上,初期支护出现多处变形侵限及坍塌事故。为保证隧道的正常施工,掌握围岩动态和支护结构的工作状态,及时优化、更改预设计,在左线迂回导坑做试验段,进行了拱顶下沉、水平收敛、锚杆轴力、初支混凝土应力、初支围岩压力、初支钢架应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理性参数的跟踪量测,利用量测结果指导正洞设计施工及预见事故和险情,以便及时采取措施,保证了隧道顺利贯通。     

超大断面隧道施工监控量测技术

轨道交通TBM调头段新奥法施工具有开挖断面大、变形控制要求高等特点,常规的监控量测方法实施受限.文章介绍了全站仪非接触测量的方法,借此判断围岩的变形情况并进行数据回归分析;同时还对地表沉降、围岩压力、锚杆轴力和爆破振动等进行了常规监测.在确保施工安全的同时,判定实施二次衬砌支护的时机,供类似超大断面隧道监测参考.     

浅埋偏压大断面隧道掘进工艺的改进及应用

在浅埋偏压特大断面隧道施工进洞过程中,对双侧壁导坑法进行优化改进,利用临时斜撑,对拉锚杆加固核心土。结合隧道施工监控量测,视围岩的变形稳定情况,确定开挖进尺,适时拆除临时支撑。随着该隧道施工进洞安全有序推进,改进后的双侧壁导坑法在龙头山特大断面隧道施工进洞过程中得到成功实践应用。     

大断面黄土隧道基底围岩压力研究

黄土隧道基底区域围岩压力确定直接关系到隧道基底承载力是否满足结构稳定及运营安全的要求。以客专浅埋黄土双线大断面隧道为研究对象,分别采用普氏理论、太沙基理论、谢家烋理论、比尔鲍曼理论、卡柯公式、全土柱法、岩柱法、规范推荐方法、有限元法与实测值进行对比分析,推荐大断面黄土浅埋隧道采用太沙基理论与有限元方法相结合的方法计算确定基底围岩压力。