软弱围岩隧道管棚超前预支护技术研究

发布时间：2020-03-19 05:03

【摘要】：软弱围岩因其软弱、破碎、松散、强度低、自稳能力差的特点作为一种不良地质条件存在。为确保隧道安全穿越软弱围岩,使围岩处于稳定安全状态,就要采取辅助工法预支护围岩。管棚超前预支护技术作为这种辅助工法之一,凭借其支护距离长、加固效果好、工期短、造价经济合理等优点,已被广泛应用于我国隧道工程中。但目前,对于管棚的设计、施工、研究等方面,尚不能满足工程建设的需要。因此,本文以浙江省温州市梅源隧道为工程背景,对管棚超前预支护技术进行研究,主要工作如下:(1)对常用的超前预支护技术进行分析评价;着重阐述管棚超前预支护技术应用及研究现状。该技术是控制软弱围岩隧道围岩变形的有效方法。(2)总结归纳了软弱围岩的含义、影响因素及变形特征。同时,对预支护力的构成及预支护原理和软弱围岩变形控制方法进行了分析研究。(3)深入分析了管棚注浆加固机理及支护原理。分析了常用的边坡稳定性判定方法,提出了管棚支护下掌子面稳定性评判方法。(4)将管棚视为弹性地基梁,建立了隧道管棚结构单根钢管的双参数弹性地基梁模型(Pasternak模型),研究管棚的力学行为,推导出了管棚的挠度、转角及内力方程。利用Matlab编程程序,进行了计算分析。同时,基于对管棚力学行为的研究,对开挖步距、管棚间距、直径、围岩压力、土体弹性系数等因素进行了优化分析。(5)利用MIDAS GTS NX有限元软件,建立了梅源隧道施工过程三维数值模型。分析研究了隧道在有无管棚预支护工况下,隧道围岩及支护结构的变形情况。研究表明施加管棚预支护结构后,能有效控制围岩及喷射混凝土结构变形,还能降低应力。随着隧道开挖,管棚预支护结构能很好的传递围岩压力。管棚预支护下的围岩沉降曲线呈收敛状态。(6)分析研究了管棚结构是否注浆及注浆层厚度的改变等工况对围岩和钢管变形的影响。研究表明:管棚注浆后支护效应明显提升且管棚注浆层厚度存在一个合理范围。
【图文】：

图 2.1 围岩与支护共同作用图图 2.2 预支护原理的力—位移特征曲线示，隧道开挖前围岩极限自承能力大于原始内力，围道的开挖是应力释放的过程，同时在各种开挖因素作用化，使围岩极限自承力降低，低于原始内力。

16图 2.2 预支护原理的力—位移特征曲线 所示，，隧道开挖前围岩极限自承能力大于原始内力，围道的开挖是应力释放的过程，同时在各种开挖因素作用化，使围岩极限自承力降低，低于原始内力。于隧道围岩自稳性差、自承力小，比如软岩，应使围岩点）尽量接近 1 点。因为是软岩，自承力不足，开挖后支护结构产生的抗力即采用刚性支护，使支护结构作为承荷载尽可能大，从而控制围岩变形，保护原岩应力。于自稳性好，自承力大的围岩，比如硬岩，应使围岩与）尽量接近 3 点。采用柔性支护，使围岩承受尽可能大体，同时容许围岩有少量变形发生，释放部分原岩应力
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.7

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 董三明;;隧洞管棚超前支护施工技术的应用分析[J];建材与装饰;2017年44期

2 杨文勇;;夯管法施工大管棚的工艺方法[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2008年02期

3 陈佑新;;箱涵顶进施工中管棚力学机理分析[J];铁道建筑技术;2007年S1期

4 董新平;胡新朋;周顺华;;软弱地层管棚作用特性判别和分析[J];地下空间与工程学报;2006年04期

5 朱君;大管棚在隧道长、大坍方施工中的应用[J];华东交通大学学报;2003年05期

6 郁樊敏;;蔬菜中管棚设施的合理利用[J];上海蔬菜;1991年03期

7 王在仁;管棚法在地下工程中的应用[J];铁道工程学报;1993年03期

8 张中一;;管棚番茄早熟高产栽培要点[J];上海蔬菜;1993年03期

9 赵燕明,左国华,刘东升;重庆“八·一”隧道堆积土段支护体系的稳定性分析[J];地下空间;1988年03期

10 谭毓浚;;浅埋石灰岩溶隧道管棚法施工[J];铁道标准设计通讯;1988年06期

相关会议论文 前10条

1 董新平;周顺华;;管棚法在东部城市软弱地层中应用前景综述[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年

2 廖乾旭;;大管棚和小导管在隧道支护设计中的综合应用[A];2005年全国公路勘察设计技术交流会论文集[C];2005年

3 白兆强;谷水兵;;大管棚超前支护技术在毫山欲隧道施工中的应用[A];河南地球科学通报2008年卷（中册）[C];2008年

4 朱经志;;超前管棚对比双层小导管在长距离超浅埋软岩隧道中的优越性分析[A];《工业建筑》2016年增刊Ⅰ[C];2016年

5 彭济南;;40米长锚管棚预注浆控制地表下沉施工技术[A];锚固与注浆新技术——第二届全国岩石锚固与注浆学术会议论文集[C];2002年

6 杨文国;;乌鞘岭隧道左线出口下穿既有线施工[A];铁路长大隧道设计施工技术研讨会论文集[C];2004年

7 石钰锋;蔡理平;阳军生;胡文韬;;富水软弱地层隧道水平旋喷与大管棚预支护研究及应用[A];中国土木工程学会第十二届全国土力学及岩土工程学术大会论文摘要集[C];2015年

8 于清浩;;大跨地铁车站下穿既有地铁施工的沉降控制[A];第九届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2010年

9 甄精莲;贾瑞晨;;管棚快速施工技术在隧道涌水抢险中的应用[A];2016年3月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2016年

10 丁锐;周东勇;朱常春;吴鸿军;;富水松散地层隧道密排小管棚法施工技术探讨[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第九届年会论文集[C];1996年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 李佩山;优美的绿色交响曲[N];中国铁道建筑报;2005年

2 郁樊敏;让管棚蔬菜增产又增收[N];中国纺织报;2005年

3 卢保乐;隆冬雾天巧管棚菜[N];中国特产报;2005年

4 记者 奚晓文;管棚修复85.7% 麦油苗情恢复正常 蔬菜供应8千吨/日[N];东方城乡报;2008年

5 薄小波;抓紧做好农业抗灾救灾工作[N];文汇报;2007年

6 李影;春节期间加强蔬菜秧苗管理[N];东方城乡报;2007年

7 通讯员 巫少文;青藏铁路柳吾隧道进口成功架设大管棚[N];西藏日报;2001年

8 记者 吴江;巴州区梁鼎公路力争年底完成投资3个亿[N];巴中日报;2017年

9 伍肆;蕹菜的管棚早熟栽培技术[N];东方城乡报;2007年

10 本报记者 盛利 通讯员 陈娴 张俊刚;施工沉降不超两支笔芯直径，他们这样做到的[N];科技日报;2019年

相关博士学位论文 前5条

1 王海涛;隧道管棚预支护体系的力学机理与开挖面稳定性研究[D];大连理工大学;2009年

2 郭磊;浅埋暗挖水下隧道管棚作用机理及开挖的扰动效应研究[D];中南大学;2010年

3 朱浩波;大断面浅埋高速铁路隧道施工关键技术研究[D];北京交通大学;2015年

4 石钰锋;浅覆软弱围岩隧道超前预支护作用机理及工程应用研究[D];中南大学;2014年

5 师晓权;软弱围岩隧道掌子面稳定性控制及预加固技术研究[D];西南交通大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 李凯;下穿高铁路基长大管棚的力学作用与施工优化研究[D];厦门大学;2018年

2 王炳智;软弱围岩隧道管棚超前预支护技术研究[D];重庆交通大学;2018年

3 尹锦涛;砂卵石地层盾构隧道穿越敏感区域管棚加固技术研究[D];长安大学;2018年

4 顾保廷;大顶山隧道管棚预支护参数与施工方案优化模拟研究[D];东北大学;2015年

5 闵世超;隧道管棚承载特性的精细化数值模拟研究[D];华东交通大学;2018年

6 刘凡;浅埋偏压连拱隧道管棚作用机理与支护参数优化研究[D];重庆交通大学;2016年

7 王军舰;隧道管棚超前支护技术研究[D];西安科技大学;2011年

8 罗春;不良地质条件下隧道管棚预支护技术研究[D];重庆交通大学;2017年

9 何亦舟;隧道下穿高速公路段管棚预支护技术及其效应研究[D];安徽理工大学;2014年

10 卢新建;基于变基床系数下双参数模型的管棚力学机理研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

本文编号：2589749