高速铁路深埋黄土隧道变形模式及锚杆作用机理研究

以郑西铁路客运专线函谷关隧道工程为依托,通过理论分析和现场1：1原型试验相结合,综合分析确定高速铁路大断面深埋黄土隧道围岩内变形模式以及基于此变形模式的锚杆作用机理和作用效果。研究结果表明：拱顶部围岩内位移衰减缓慢,不同深度处围岩相对位移值很小,出现整体下沉现象;边墙部围岩位移衰减较快,不同距离处围岩相对位移值较大;围岩内不同部位变形模式是影响锚杆受力的关键性因素,拱部锚杆受力很小,边墙锚杆受力较大;建议隧道拱部130°范围内可不设置锚杆,该范围以下至墙角设置全长粘结型系统锚杆。研究结果有效地指导了现场设计与施工,同时也为类似工程提供参考依据。     

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。     

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。     

锚杆支护原理的另类解释

锚杆支护的一般作用原理是提高围岩各向力的平衡程度。锚杆支护在特殊条件下的作用原理是对围岩吊挂固定。对比使用锚杆前后围岩基本力学参数变化,可以看到锚杆调整围岩应力平衡的作用,远大于吊挂固定围岩的作用,围岩应力分布状况是锚杆设计安装的依据。     

昔格达地层隧道系统锚杆作用效果及作用机理研究

为探明昔格达地层隧道中系统锚杆的作用效果及作用机理,以冉家湾铁路隧道工程为依托,以有、无系统锚杆分别在深埋与浅埋隧道两种工况下建立相应有限元模型,从锚杆轴力、围岩塑性区范围以及围岩变形位移三个方面分析锚杆作用效果并深入探究系统锚杆的作用机理。结果表明:系统锚杆在拱部作用小,在边墙作用相对较好,表现在位移约束与应力补强效果较突出;系统锚杆在昔格达地层中的作用以围岩补强和成拱作用为主。     

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。     

软岩隧道超前预加固布置优化与地层力学响应

掌子面超前预加固是软弱围岩隧道施工的关键环节，以既有隧道为工程依托，采用有限元三维数值模拟对软弱围岩隧道不同超前玻璃纤维锚杆支护形式进行研究，对锚杆的空间布置及其与地层的力学响应进行分析。研究结果显示：综合加固效果与工程材料用量，0.4 bolts/m²是掌子面超前锚杆布置的最佳密度；对于掌子面超前锚杆的局部加密效果，开挖面下部加密能够有效控制后方岩土体变形，但结合地层力学响应，掌子面中部加密的效果最佳。     

节理发育岩体大跨公路隧道锚杆支护参数研究

针对节理发育岩体的单洞三车道大跨公路隧道,以宁波将军山隧道为工程背景,通过离散元手段考虑岩体的非连续力学行为,分析锚杆环向布置范围、环向间距、径向长度对隧道围岩稳定性及支护结构受力的影响,以围岩变形、塑性区、锚杆轴力为评价基准,得到较优的锚杆支护方案。结果表明,Ⅴ级围岩节理发育岩体隧道拱顶超前注浆环向布置210°、间距1.0m、长度4.0m的系统锚杆支护较合理。     

裂隙岩体隧道支护受力变形分析及锚杆参数设计建议

隧道穿越节理裂隙发育岩体时,支护形式、参数与节理发育产状密切相关,宜针对性设计,而不是简单的套用规范推荐参数。依托贵州独平高速公路在建隧道工程,通过数值计算分析了不同节理发育程度下结构受力变形特性,结合现场试验及监测提出了锚杆支护参数的设计建议。研究表明,对于独平高度公路控制性隧道工程,Ⅲ、Ⅳ级围岩可采取局部锚杆,V级围岩可取消系统锚杆,但必须施作超前小导管和锁脚锚杆。     

考虑脆性围岩张拉破坏的终南山超大直径深竖井稳定性分析

脆性围岩中常常发生张拉破坏,有必要对检验脆性围岩的抗张拉承载能力的判据进行研究。在此基础上对张拉破坏判据如何在工程应用进行了研究。采用数值分析对比分析了常见断面形式的较大张应变区域,为断面的合理选型提供了参考。提出了基于张应变破坏区的锚杆设计方法,认为锚杆的设计长度应略长于最终的张应变破坏区的厚度。最后将张拉破坏判据应用于终南山2号超大直径深竖井工程稳定性分析中。通过三维有限元模拟分析表明:按照张拉破坏判据,秦岭终南山2号竖井I级围岩在开挖后,仅进行喷射混凝土支护,便可保持稳定;Ⅲ级围岩在施加按张应变破坏区设计的锚杆后,围岩也可以保持稳定。