黄土隧道初期支护受力及变形特征研究

发布时间：2023-04-19 02:55

　　近年来,随着高速铁路及高速公路的普及,越来越多的线路穿越黄土区,已建成的兰新、郑西等高铁修建了大量断面达到150 m²左右的黄土隧道,黄土隧道的设计施工已成为西部交通网络不可逃避的技术难题。已建黄土隧道施工过程中曾出现不少地面沉降过大、地面裂缝宽大、渗漏水、衬砌开裂等问题,而大断面黄土隧道在施工时对土体扰动区域更大,极易产生突然性坍塌和大面积地面开裂等灾害。初期支护是保障隧道施工安全和隧道稳定的关键结构,只有在真正了解初期支护的受力机理,并有效控制其变形量的情况下,才能在确保施工质量和安全的前提下,优化施工方法,加快工程进度。因黄土强度较小,完整程度较差,本文采用荷载——结构模型作为研究基础,即把作用衬砌上的围岩压力作为外荷载加到模型上,利用结构力学理论,进行衬砌的设计计算。主要研究内容及相关结论如下:(1)系统锚杆作用机理探究系统锚杆对围岩的补强——主要研究系统锚杆对弹性抗力的贡献。以理论推导与数值模拟相结合的方法来寻找系统锚杆与弹性抗力之间作用关系,并通过现场试验进行修正、完善结果。锚杆可提高黄土弹性抗力,黄土围岩弹性模量越小时,锚杆对该围岩弹性抗力改善效果更...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 初期支护系统锚杆受力特征
        1.2.2 初期支护锁脚锚杆作用机理
        1.2.3 初期支护钢架形式优化选择
    1.3 研究内容与研究方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
第二章 黄土隧道工程背景及支护参数
    2.1 依托工程背景
        2.1.1 工程简介
        2.1.2 工程地质和水文地质特征
    2.2 支护参数选择
        2.2.1 Ⅳ级围岩支护参数
        2.2.2 Ⅴ级围岩支护参数
    2.3 本章小结
第三章 系统锚杆对弹性抗力贡献分析
    3.1 密实黄土中锚杆应力模型
    3.2 锚杆对弹性抗力贡献数值模拟
    3.3 黄土隧道有无锚杆段荷载板试验
        3.3.1 试验原理
        3.3.2 试验过程
        3.3.3 试验结果及分析
    3.4 结果修正及参数分析
    3.5 本章小结
第四章 锁脚锚杆打设角度及作用效果研究
    4.1 锚杆拉拔力试验
    4.2 锚杆打设方向确定
    4.3 中台阶锁脚锚杆作用效果
        4.3.1 计算模型及相关假定
        4.3.2 计算结果
    4.4 下台阶锁脚锚杆作用效果
        4.4.1 计算模型及相关假定
        4.4.2 计算结果
    4.5 下台阶锁脚锚杆作用效果
        4.5.1 计算模型及相关假定
        4.5.2 计算结果
    4.6 本章小结
第五章 混凝土早期强度与钢架形式选择研究
    5.1 围岩压力现场测试
        5.1.1 现场试验内容及方案
        5.1.2 现场测试结果
        5.1.3 测试结果拟合
    5.2 喷射混凝土早期强度测试
        5.2.1 现场试验
        5.2.2 喷射混凝土强度和弹模增长规律
    5.3 喷射混凝土强度增长速度对初期支护性能影响分析
        5.3.1 格栅钢架支护效果
        5.3.2 型钢支护效果
        5.3.3 对比结果分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3793575