软弱围岩隧道超前小导管支护参数分析及应用研究

发布时间：2017-07-18 01:13

  本文关键词：软弱围岩隧道超前小导管支护参数分析及应用研究

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【摘要】：软弱围岩地质条件下,在隧道施工过程中往往会采用到超前支护的手段对围岩进行预加固处理。超前小导管作为超前支护的一种重要方式,在今后隧道工程中的地位也会越来越重要。目前隧道施工工法趋于成熟,但在软弱围岩的超前支护问题上仍然暴露出许多问题。为了保证软弱围岩条件下隧道开挖的安全性和有效性,需要对超前支护技术进行更进一步的研究。在此背景下,本文通过广泛调研、查阅国内外相关文献,针对我国现有规范中对超前小导管设计参数规定的缺陷和不足,在以下几个方面对超前小导管技术的相关问题进行了研究。1)综合评述了现有超前支护手段,详细介绍了超前小导管预支护技术的基本概况、适用条件、布置形式、构造特点和应用现状。2)从软弱围岩的变形破坏特征入手,分析了超前小导管的作用机理,并以Winkler弹性地基梁理论为依据分析了超前小导管的力学行为。3)根据现有相关规范规定,系统的介绍了超前小导管的几个主要设计参数。采用Midas/GTS软件对超前小导管的设计参数进行数值分析,研究不同支护的参数对超前支护效果的影响,并对超前小导管的管径、间距、长度和外插角四个参数进行优化。4)采用Midas/GTS软件对软弱围岩隧道开挖过程进行数值分析,研究超前小导管在隧道开挖过程中的支护效果。5)采用Midas/GTS软件分析了超前小导管与掌子面超前锚杆的联合加固的作用效果,比较了联合加固措施与超前小导管注浆单独加固的支护效果。
【关键词】：软弱围岩 超前小导管 参数优化 数值模拟 MIDAS/GTS
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 超前支护的主要方法11-13
• 1.2.2 超前小导管支护的研究现状13-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 第二章 超前小导管的布置形式及作用机理17-38
• 2.1 引言17
• 2.2 超前小导管布置形式及构造17-21
• 2.2.1 超前小导管横断面布置形式17-20
• 2.2.2 超前小导管纵断面布置形式20-21
• 2.2.3 超前小导管的构造21
• 2.3 软弱围岩破坏分析及超前支护基本原理21-23
• 2.3.1 软弱围岩的破坏机理21-22
• 2.3.2 隧道超前支护基本原理22-23
• 2.4 超前小导管作用机理23-26
• 2.4.1 小导管注浆加固作用机理24-25
• 2.4.2 小导管自身加固作用机理25-26
• 2.5 超前小导管的力学模型及力学行为分析26-37
• 2.5.1 常用隧道围岩压力计算理论26-30
• 2.5.2 超前小导管所受荷载的确定30-34
• 2.5.3 超前小导管力学模型的建立34-35
• 2.5.4 超前小导管力学行为分析35-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第三章 超前小导管的支护参数分析38-61
• 3.1 引言38
• 3.2 超前小导管的主要设计参数38-39
• 3.3 超前小导管的设计参数数值模拟分析39-41
• 3.3.1 数值模拟基本概况39-40
• 3.3.2 地质地貌概述40
• 3.3.3 超前小导施作流程简介40-41
• 3.4 隧道数值模拟模型的建立及参数设定41-44
• 3.4.1 隧道模型建立41-42
• 3.4.2 有限元计算软件Midas/GTS简介42-44
• 3.4.3 数值分析模型参数设定44
• 3.5 超前小导管设计参数分析结果44-59
• 3.5.1 小导管管径参数分析结果44-48
• 3.5.2 环向间距参数分析结果48-52
• 3.5.3 小导管长度参数分析结果52-56
• 3.5.4 外插角参数分析结果56-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第四章 隧道开挖过程中超前小导管的作用分析61-77
• 4.1 引言61
• 4.2 隧道开挖过程数值模拟模型的建立61-62
• 4.3 超前小导管对围岩位移的影响62-65
• 4.3.1 拱顶沉降分析63-64
• 4.3.2 隧道地面隆起分析64-65
• 4.3.3 地表沉降分析65
• 4.4 超前小导管对掌子面稳定的影响65-69
• 4.4.1 掌子面应力分析66-67
• 4.4.2 掌子面变形分析67-69
• 4.5 超前小导管对喷锚初衬受力的影响69-76
• 4.5.1 喷混衬砌应力分析70-73
• 4.5.2 锚杆应力分析73-76
• 4.6 本章小结76-77
• 第五章 超前小导管和锚杆联合支护效果分析77-88
• 5.1 引言77
• 5.2 掌子面超前锚杆概述77-80
• 5.3 超前小导管与超前锚杆联合加固效果分析80-87
• 5.3.1 数值模型的建立80-81
• 5.3.2 联合加固效果分析81-87
• 5.4 本章小结87-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 主要结论88-89
• 6.2 前景展望89-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-93
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果93

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本文编号：555397