隧道围岩危石锚固机理与优化设计方法及工程应用
发布时间：2020-06-26 17:31
【摘要】：我国交通隧道建设正处于高速发展时期。危石垮塌灾害受地下工程岩体结构特性与施工过程影响显著,具有“三强两极一盲目”的主要特点,即强结构性、强隐蔽性、强突发性,分布范围极广、探识难度极大,防控手段盲目,由于隧道施工环境极端复杂,缺乏有效的灾害防控方法,危石垮塌成为制约地下工程施工的一大难题。由于危石是被发育的结构面切割,与临空面组成的孤立块体系统,其运动形式主要是沿结构面发生剪切位移,导致深部岩体锚固工程中锚杆常常被剪断、剪弯、拉断、扭曲或者脱离锚固体失效。为解决危石锚固工程难题,将锚杆发挥实际作用,必须对危石锚固机理进行分析,进而指导隧道危石锚固设计。本文以隧道危石锚固机理为研究对象,以济南东南二环老虎山隧道项目为依托工程,通过案例分析、室内试验及数值模拟等手段,系统的研究了不同锚杆数量、不同排布方式、不同锚固角度条件下的锚固体特性,分析各因素对锚固体模型抗剪强度、变形特性的影响。并在此基础上对大尺度隧道危石锚固强度特性进行了模拟分析。主要研究成果如下:(1)通过大量案例的统计分析,针对隧道危石失稳模式进行了总结和分类。总结了隧道危石坠落、滑落、倾覆三种失稳模式,并分析了隧道危石锚固锚杆受力特性,总结了锚杆受压剪、拉剪及拉伸的三种破坏形式,提出了危石锚固体单元简化力学模型。(2)基于隧道危石锚固体单元简化力学模型,对压剪、拉剪、拉伸三种不同破坏形式的加锚节理试件进行了室内试验与数值模拟,研究了锚杆对节理岩体锚固强度的作用机理,分析了隧道危石锚固参数对锚固体强度的影响规律。发现锚杆数量、锚杆排布方式及锚固角度等参数对危石锚固强度有较大影响。锚固体强度随锚杆数量增加而增大,相同数量锚杆垂直剪切方向排布抗剪效果更好,锚固角度在不同作用形式下有不同最优角度。(3)以老虎山隧道为研究对象,对老虎山隧道垮塌危石失稳模式进行分析,利用室内试验及数值模拟结果,针对不同失稳模式的危石,对老虎山隧道围岩危石锚固进行大尺度模拟。针对坠落失稳、单面滑动失稳及双面滑动失稳的危石,从锚杆受力及破坏形式角度出发,对隧道危石进行锚固方案设计,分析隧道围岩危石锚固强度及变形特征,择优选择锚固方案。为老虎山隧道在危石锚固方面提供了有效的理论依据与锚固方案建议,对工程施工起到了一定的指导作用。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U451.2
【图文】：
固体强度的影响规律，研宄了不同失稳形式的隧道危石的最优锚固方案，提出逡逑了隧道危石锚固影响规律及优化方法，取得了具有一定理论意义及工程应用价逡逑值的研宄成果，技术路线图如图１．２所示。逡逑隧道围岩危石锚固机理与优化设计方法及工程应用逡逑「逦：－逦逦－－－逦逡逑；｜坠落失稳邋ｈ逦锚杆数量｜邋；逡逑！单函移一￣？邋ｆＳ邋—丨遂道浩５？模—＿；丨＂锚杆排布方式Ｉ逡逑：｜逦厂形式丨~|]嬪我蛩劐遑危澹卞义希″逅婊棋澹掊危蹋咤迕探嵌儒遑义希″问芾苹靛澹皴邋五邋五邋危慑义希殄澹撸撸剩恚蹋仕
本文编号：2730658
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U451.2
【图文】：
固体强度的影响规律，研宄了不同失稳形式的隧道危石的最优锚固方案，提出逡逑了隧道危石锚固影响规律及优化方法，取得了具有一定理论意义及工程应用价逡逑值的研宄成果，技术路线图如图１．２所示。逡逑隧道围岩危石锚固机理与优化设计方法及工程应用逡逑「逦：－逦逦－－－逦逡逑；｜坠落失稳邋ｈ逦锚杆数量｜邋；逡逑！单函移一￣？邋ｆＳ邋—丨遂道浩５？模—＿；丨＂锚杆排布方式Ｉ逡逑：｜逦厂形式丨~|]嬪我蛩劐遑危澹卞义希″逅婊棋澹掊危蹋咤迕探嵌儒遑义希″问芾苹靛澹皴邋五邋五邋危慑义希殄澹撸撸剩恚蹋仕
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