水胀式锚杆在隧道施工中的应用

水胀式锚杆和W钢带联合支护是一种新型支护形式.文章主要介绍了水力膨胀式锚杆和w钢带支护的工作原理、现场试验及其在隧道施工中的实际应用情况,并提出了改进建议,期望这种锚杆能在隧道施工支护中得到广泛应用.     

锚杆是一种优化的隧道围岩支护形式

隧道工程中锚杆对围岩的支护可以用加固作用来概括。锚杆对各种不同地质结构的围岩具有不同的加固机理,悬吊作用只是其中一种特定情况。囿于悬吊作用,会限制对锚杆支护能力的认识。文章论述了锚杆的作用机理及其对各种岩体结构围岩的加固作用,并对我国隧道工程锚杆使用中的问题进行了讨论,提出了相应的建议。     

黄土地铁隧道锚杆布置方式的模型试验研究

文章利用平面应变三向加载装置进行室内模型试验,对无锚杆、全环锚杆和边墙锚杆三种锚杆布置方式进行了对比试验,并参考工程现场测试结果,对系统锚杆在黄土地铁隧道中的作用进行了研究;通过模型试验获得了适合黄土地铁隧道的锚杆相似材料,实现了"先加载,后挖洞"以及锚杆和衬砌联为一体的试验方法。通过对比发现:系统锚杆能较好地控制掌子面周围的塑性区发展;边墙锚杆在隧道洞室开挖支护后能加快围岩应力调整,且能有效改善衬砌的受力情况;综合考虑经济因素,认为边墙锚杆支护系统在浅埋暗挖黄土地铁围岩中加固效果较好,实际施工中应予以保留。     

降雨入渗对浅埋偏压隧道及其支护系统的影响

利用渗流-应力耦合方法对浅埋偏压隧道在降雨入渗情况下的稳定性做了三维数值分析.模拟了隧道的开挖、锚杆支护和衬砌支护过程,以及完工后长期降雨对隧道及其支护系统的影响.锚杆使用杆单元模拟,采用杆单元埋入实体单元技术,简化了有限元建模过程.计算模型对隧道有无排水系统的情况作了仔细分析,结果表明,在不排水条件下,降雨入渗将使隧道衬砌的最大弯矩增加近1倍,锚杆上的最大轴力增加近20%;而在排水条件下,衬砌和锚杆上的力学行为和降雨前相比,并无明显变化.因此,隧道排水系统的合理设置,对于降雨期间的隧道稳定性和支护系统的力学行为有重要影响.     

隧道支护结构技术研究

随着隧道开挖理论的提出,国内外的隧道开挖工程大量增加,因隧道可穿山越海的特点而被广泛地应用,但是由于不同的地质情况,对隧道工程提出了新的挑战。其中为增大交通运输能力,对隧道截面尺寸的要求越来越高,对于隧道保证隧道的安全主要取决于由衬砌支护结构,钢架支护结构和锚杆支护结构等所组成的支护体系。能否有效控制隧道围岩的变形,这些支护方式各自的作用特点能否得到充分的发挥,通过分析衬砌支护结构,钢架支护结构和锚杆支护结构的特点,结合有限元软件对隧道支护结构技术进行研究。     

隧道不同支护体系的支护效果模型试验研究

为研究隧道不同支护体系的支护效果,文章以Ⅳ级围岩双车道公路隧道为研究对象,采用相似比为1∶30的模型试验研究不同支护体系的承载能力,取拱顶位移20 mm(换算成隧道原型则为60 cm)时的外部荷载作为围岩-支护体系的极限承载能力,试验结果表明:(1)不论是围岩+系统锚杆+喷射混凝土,还是围岩+喷射混凝土,或者是围岩+系统锚杆支护体系,其极限承载能力均较毛洞状态有很大提高。其中围岩+系统锚杆+喷射混凝土支护体系提高了56.8%,围岩+喷射混凝土支护体系提高了48.3%,围岩+系统锚杆支护体系提高了47.8%;(2)系统锚杆+喷射混凝土的支护效果最好,其次为喷射混凝土,再次为系统锚杆。而系统锚杆与喷射混凝土的支护效果相差无几,难分伯仲;(3)系统锚杆和喷射混凝土的联合支护并没有达到1+1=2或者2的效果,可以做适当优化。     

岩地层大断面暗挖车站主动支护施工技术研究

为了提高隧道施工的水平,以锦江路车站施工项目作为研究案例,对该项目中的支护施工技术进行研究分析,预应力锚杆施工技术可以帮助隧道暗挖施工取得良好的施工成效,将锚杆插入围岩的松动区域内,向开挖断面施加预应力,保证围岩能够形成良好的应力与支护作用力。     

黄土连拱隧道中导洞临时支护的比选分析

黄土连拱隧道采用台阶法开挖时,中导洞的临时支护一般为钢支撑支护和回填土支护。为了选择合理的临时支护,文章结合太佳高速公路清凉寺连拱隧道的工程实例,对两种支护进行全过程弹塑性数值仿真对比分析。结果表明,钢支撑支护与回填土支护对隧道的地表位移、拱顶沉降、锚杆轴力的支护效果相同,均能满足隧道变形要求;对围岩应力、初期支护应力和锚杆轴力等方面的支护效果,钢支撑支护优于回填土支护。     

软弱隧道围岩锚杆支护效应的落门试验研究

在软弱围岩中进行隧道开挖,往往因岩体变形过分或局部应力集中而导致围岩失稳破坏,在实际工程中大多采用锚杆作早期支护。文章以Ⅳ级软弱围岩为参照对象,利用相似模型试验进行了锚杆支护条件下的隧道施工过程模拟,对开挖过程中围岩的渐进破坏特征、破坏模式以及锚杆的支护效应进行了研究。试验结果表明,隧道开挖将会在隧道周边形成一应力扰动区,而真正塌落成拱的只是该扰动区的一部分;由于有锚杆的支承作用,拱顶岩体的破坏呈分区破坏模式;岩体的破坏范围主要集中在隧道两侧与水平面成45°+φ/2的扇形区域内;在隧道开挖后,拱顶上方岩体的切向应力升高形成承载压力拱,主要位于距拱顶约1.0~1.25B处(B为隧道跨度)。     

应变测试系统设计及在地铁工程监测中的应用

锚杆支护在隧道锚固工程中占有着重要的地位,为了解锚杆在施工过程中的受力状态,需对锚杆的应力进行监测。文章详细介绍了应变测力锚杆的结构设计、数字锚杆监测仪设计原理及其应用,并通过该测力系统在深圳地铁2号线侨香站—香蜜湖北站区间隧道应用中所得的测试数据,对锚杆的工作状态以及围岩安全状况进行了分析。该系统为地铁工程实现信息化作业提供了一种可靠的手段,也为锚杆的优化设计和应用提供了科学依据。     

系统锚杆的非均衡支护研究

文章以乌蒙山二号四线铁路车站隧道为工程依托,采用数值模拟手段,对多部开挖隧道系统锚杆的非均衡支护进行了研究。结果表明:在均衡支护条件下,系统锚杆轴力呈现"拱肩(1、2部)拱脚(4、5部)边墙(6、7部)拱顶(3部)"的分布,部位不均衡性显著;拱脚、边墙部位的锚杆轴力左右不对称现象也很显著,具体表现在先挖侧大于后挖侧;拱顶的锚杆轴力很小,几乎未起作用。通过分别改变锚杆长度、间距和直径,进行系统锚杆非均衡支护分析,并与均衡支护工况相比,单环节省锚杆用量分别为37%、36%和36.93%,经济效益显著。     

分岔公路隧道锚杆轴力现场监控量测与分析

分岔隧道是在西部山区交通建设中出现的一种极具推广价值的隧道形式,文章介绍了在八字岭分岔隧道实施的锚杆轴力现场监控量测,分析了分岔隧道围岩和锚杆支护系统的变形和受力特点.分析结果表明,在分岔隧道中,小净距段锚杆受力最大,连拱段次之,大拱段最小.研究成果可为同类工程的设计、施工和科研提供有益的借鉴.     

山岭隧道膨胀压力解析解基本问题研究

膨胀性围岩具有吸水膨胀的特性,不仅使隧道支护结构的受力和变形显著表现在施工阶段,其"后荷效应"还长期呈现在运营阶段,从而有别于一般的隧道。文章采用弹性力学原理,研究推导了隧道围岩在不同膨胀条件下,隧道支护结构所受压力及变形的解析解;从理论上,分析判明了在随围岩膨胀率变化、结构支护刚度变化和围岩膨胀压力变化的情况下,隧道支护结构受力与变形关系及分布规律;结合工程实例,采用有限元方法进行了验证。计算结果表明该解析解具有一定的可靠性,能为该类隧道的设计和施工提供依据,对建成后的结构长期安全性评价,也有重要意义。     

高地应力软岩大变形隧道施工技术

两水隧道为双线铁路隧道,穿过志留系千枚岩地层,施工中多处出现大变形,反复出现初期支护侵限,安全风险高,施工难度极大.由于有针对性地采取了调整支护参数、加大变形预留量、自进式长锚杆锁脚、微台阶施工工艺等变形控制措施和施工技术,有效地控制了大变形.文章分析了两水隧道高地应力软岩特点和大变形特征,对高地应力软岩隧道施工进行了有益的探索.     

漂卵石隧道自进式中空注浆锚杆力学性能测试分析

为研究锚杆在漂卵石隧道中的支护效果,文章依托西藏某漂卵石隧道工程对锚杆进行了打入试验与拉拔试验。试验结果表明,原设计φ25锚杆平均打入深度只有1.50 m,为设计长度的42.7%,打入到极限深度时发生扭转破坏或发生空转而无法继续钻进;原设计φ51不带钻头锚杆的平均打入深度只有1.15 m,为设计长度的38.3%,均以无法继续钻进而终止;不带钻头的情况下φ25锚杆打入深度较带钻头锚杆打入深度提高23.1%,φ51锚杆打入深度较带钻头锚杆打入深度提高95.2%;φ25锚杆拉拔力平均值接近设计值50 kN,但却无法发挥锚固作用。依据锚杆测试结果,确定了4项施工支护优化措施,包括:(1)取消系统锚杆,减小围岩扰动;(2)取消锚杆钻头,改为直接打入;(3)将锁脚锚杆由1组调整为2组,保证总体支撑深度;(4)超前锚杆由2.5 m长的φ51锚杆调整为1.8 m长的φ25锚杆。监测结果显示,方案调整后隧道收敛变形小幅增加,拱顶沉降明显减小,隧道施工速度明显加快,整体安全性得到提高。     

加长锚杆在软岩隧道大变形控制中的应用

文章针对如何控制软岩隧道施工中出现的大变形问题,结合谷竹高速公路寺坪隧道中出现的大变形情况,通过对大变形产生原因的分析和总结提出了采用加长锚杆来控制变形的支护方案;鉴于以往工程实例中系统锚杆的长度都是根据经验确定的,往往存在不合理之处,因而通过现场波速测试并结合理论计算来确定锚杆长度,并出于安全和经济的考虑最终确定锚杆长度为5 m;同时结合现场监控量测和现场试验,对新设计的加长锚杆支护方案和原先所采用的强支护方案进行了对比验证。结果表明,无论从围岩变形、受力以及支护结构的受力形态上看,加长锚杆支护形式都能有效地控制围岩变形,更能充分发挥围岩的自承能力和支护结构的效果。     

七里坪隧道浅埋偏压段支护措施优化研究

文章以改建铁路湘桂线永州至柳州段扩能改造工程七里坪隧道工程实例为依托,考虑了浅埋偏压隧道的地质特性以及围岩受力特征,结合七里坪隧道的支护措施,运用三维离散元软件3DEC对七里坪隧道的锚杆支护方案进行了优化.     

浅埋膨胀土隧道围岩抗剪强度与支护结构受力特征关系研究

膨胀土吸水后产生的膨胀问题,导致隧道支护结构承受复杂的膨压应力。为研究浅埋膨胀土强度衰减和膨胀效应对隧道支护结构的影响,文章以呈贡隧道工程为背景,首先利用室内直剪试验方法,探明膨胀土的抗剪强度与初始含水量的变化关系;然后基于室内试验结果,采用ABAQUS三维有限元分析模拟软件,研究膨胀土吸水膨胀对隧道支护结构的影响,揭示不同埋深下膨胀土膨胀效应对围岩变形和支护结构内力影响规律。研究结果表明:(1)摩擦角和粘聚力均随含水量的增大而下降,粘聚力受到的影响较大,膨胀土抗剪强度与含水量的关系可采用二次抛物线表征;(2)膨胀土围岩吸水后受到支护结构约束,产生较大的膨胀压力,导致围岩出现破坏,造成隧道仰拱隆起量和边墙水平收敛增大;(3)围岩膨胀后,初期支护结构轴力均匀增加,拱腰处弯矩增加较小,墙脚处弯矩增加较大,使支护结构处于不安全状态;(4)埋深对膨胀变形产生很大的影响,但达到某一极限埋深后将不发生膨胀变形。     

雁门关隧道挤压性围岩变形控制技术

北同蒲取直线雁门关隧道软弱围岩段埋深大,构造应力水平高,给隧道施工变形控制造成了极大困难。文章根据雁门关隧道挤压性围岩的工程特性,对洞室变形控制措施进行了研究。首先通过有限差分法(FLAC3D)数值计算确定了弧形导坑预留核心土三台阶七步开挖法的核心土合理长度;其次根据隧道塑性区范围与形状优化了系统锚杆的长度;而后通过对双层支护力学效应及内层支护施作时机的研究,得出理论上雁门关隧道的内层支护最佳时机为内层支护与外层仰拱同时施作;最后通过数值计算和现场工程实践,形成了"3~4 m核心土长度+超前支护+优化设计的系统锚杆及锁脚锚管+双层支护(H175+I22a)"的雁门关隧道挤压性围岩变形综合控制技术。该技术对在构造应力发育的软岩地区修筑隧道具有一定的借鉴意义。     

重庆轨道交通大跨度暗挖隧道初期支护技术探索

喷锚支护技术自运用于重庆轨道交通暗挖隧道施工以来,系统锚杆的支护作用一直是业界争论的问题之一。通过对重庆轨道交通某地下暗挖车站初期支护的计算,将计算结果与量测资料进行对比、分析、研究,优化了重庆地区地下暗挖隧道的支护参数。