隧道初期支护结构受力特性及适用性研究

发布时间：2018-08-07 13:56

【摘要】：复合衬砌是目前隧道支护结构的基本形式,即由初期支护与模筑混凝土二次衬砌结构复合而成。按照新奥法原理进行设计和施工时,在围岩稳定性较差的条件下,初期支护通常采用由喷射混凝土与型钢钢架或格栅钢架及锚杆组成的组合结构,但在采用型钢钢架还是格栅钢架支护问题上一直存在不同的观点,其争论的焦点是对其支护结构性能及其适应性的认识,核心则是"支护-围岩"作用体系中支护结构的作用及其演化过程特点,而在不同围岩及工程尺度条件下其作用效果也有所不同。为此,该文首先通过型钢钢架和格栅钢架的室内性能试验,对两种支护结构的受力特性、破坏过程及演化特征、极限承载力及变形量等进行了系统的研究;然后通过有限元组合结构进一步分析了型钢钢架和格栅钢架的受力特性、极限承载力和变形特性;最后结合京沪高铁金牛山隧道现场试验,取得了两种支护类型下围岩荷载释放规律和压力分布特点,并分别给出了型钢钢架与格栅钢架的特点和最佳适用条件。该成果对于澄清支护作用机制以及隧道初期支护设计和施工具有重要的理论价值和指导作用。
[Abstract]:Composite lining is the basic form of tunnel supporting structure at present, which is composed of initial support and concrete secondary lining structure. When the design and construction are carried out according to the principle of New Austrian method, under the condition of poor stability of surrounding rock, the initial support usually adopts a combined structure composed of shotcrete and steel frame or grille steel frame and anchor rod. However, there are different viewpoints on the support of steel frame or grid steel frame. The focus of the argument is the understanding of the performance and adaptability of the support structure. The core is the function of supporting structure and the characteristics of its evolution process in the action system of "timber-surrounding rock", and the effect is different under the condition of different surrounding rock and engineering scale. In this paper, firstly, the mechanical characteristics, failure process and evolution characteristics, ultimate bearing capacity and deformation of the two kinds of supporting structures are systematically studied through the indoor performance tests of the steel frame and the grid steel frame. Then through the finite element composite structure, the stress characteristics, ultimate bearing capacity and deformation characteristics of the steel frame and grid steel frame are further analyzed. Finally, combined with the field test of Jinniushan tunnel of Beijing-Shanghai high-speed railway, The characteristics of load release and pressure distribution of surrounding rock under two types of support are obtained, and the characteristics and optimum conditions of steel frame and grid steel frame are given respectively. The results have important theoretical value and guiding function for clarifying the supporting mechanism and the design and construction of the initial support of the tunnel.
【作者单位】： 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732102) 国家自然科学基金重点项目(U1234210)
【分类号】：U455.7;U451

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本文编号：2170234