一种隧道让压支护体系中让压构件承载性能研究

发布时间：2020-07-15 09:01

【摘要】：随着我国铁路建设的不断发展,工程规模越来越大,软弱围岩长大深埋隧道工程已不可避免,隧道施工常常引起围岩发生大变形,导致支护系统破坏,甚至会发生塌方等情况,严重影响隧道施工中的安全和进度,加大施工成本,特别是在高地应力区域隧道发生大变形情况屡出不穷,大多情况下科研技术人员仍对其束手无策。针对目前大变形软弱围岩隧道中可缩性型钢支架中存在接头缩动效果不佳,型钢支架承载性能得不到充分发挥的现象,该论文通过理论分析可缩性接头的可行并性提出可缩性的设计方案,并且通过试验验证让压材料配方及让压构件的承载能力。制作可缩式构件模型进行让压材料不同配合比和让压构件不同开孔大小试验,分析耐火泥和阻尼材料的用量和构件开孔大小对构件承载性能的影响。通过以上研究得出如下结论:(1)U型钢可缩性金属支架其可缩性主要取决于支架的搭接部分和卡缆的受力情况,其承载性能也因支架不同而不同,目前市面上的锚杆各种各样,分为增阻式和恒阻式两类。一类是通过拉伸材质来实现让压,另一类是通过拉伸结构来实现让压。其工作阻力主要靠摩擦提供。(2)发明了让压支护体系中一种隧道让压支护体系和一种新型液压增阻式隧道让压装置,并申请了发明专利和实用新型专利,在液压增阻式隧道让压装置的基础上改进加工了圆形缸筒让压构件。(3)通过以耐火泥和阻尼材料选用不同配合比作为让压材料进行试验,分析耐火泥、云母粉、粉煤灰、滑石粉、石绵粉的用量和法兰片孔径的大小对构件抗压强度的影响。得出在相同孔径下,其中让压材料为耐火泥和粉煤灰的承载能力最高,让压材料为耐火泥的承载能力最低,两者承载能力相差近3倍。(4)在孔径相同的情况下,由于加入的阻尼材料的颗粒大小和吸水性等不同,阻尼材料与耐火泥混合后形成的让压材料将导致其让压量不同:其中让压材料为防火泥和滑石粉的让压量最大,让压材料防火泥和云母粉的让压量最小。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.7
【图文】：

铁路和公路工程中出现的大量软弱围岩隧道大变形问题进行了大量相关的，但是一套实际可行的技术保障体系并未形成。并且在选择支护形式时受到因素的影响，如高地应力、软弱围岩等级等，长期以来国内外通常采取“强顶”的方式来解决软弱围岩大变形问题，支护结构参数的设计经常突破了《隧道设计规范》或《公路隧道设计规范》中推荐的上限值，譬如新建兰新铁上的云屯堡特长铁路隧道大变形段采用 40～50 cm 厚的初期支护，70～90的二衬等极强的刚性支护参数。而且其支护方式与工艺材料方面也是往往采统的喷射混凝土+普通锚杆+钢支撑的联合模式。由于在软弱大变形围岩隧道过程中围岩的初始应力逐渐被释放，软弱围岩岩体持续发生流变以及岩体遇程中的水后变膨胀等特性使得围岩变形荷载持续增加，支护结构体系受到的断增大，与此同时再在上地震等动力荷载的附加作用的影响使处于高烈度震软弱围岩隧道围岩与结构体系，强制硬顶往往不能解决持续增长的变形压力发的附加荷载，往往造成锚杆的断裂、钢拱架发生扭曲变形、喷射混凝土出裂等现象。如图 1-1～图 1-2 所示。

图 1-2 木栅隧道铁路及公路软弱围岩隧道大变形危害程度相当大，其表现为处理风险系数要高额的整治费用，而且还经常长期延误工期。对于隧道工程界来说隧道大预防与治理是一个重大问题，成为一项世界级的难题。随着我国西部大开发续推进，高速铁路的持续发展，将会有越来越多的高地应力软岩隧道修建大变形将会成为一个不可避免的工程难题。鉴于现有隧道工程的设计理论和经验已不能完全适用于高地应力条件下隧道工程的开挖支护，因此开展高地软岩大变形隧道施工关键技术研究，对确保隧道工程顺利进行、有效合理地地下空间具有十分重要的意义。.1.2 研究意义隧道围岩压力产生的根本来源是地应力，构造运动与动力作用是引起地引主要原因。水平方向的构造运动对地应力的形成和特征影响最大。由于构造

在隧道及地下工程中初期支护系统包含：锚杆、喷射混凝土软弱围岩发生大变形的过程中，如果要使该体系能与软弱形，便要求整个初期支护系统中各部分产生的变形应形成向调同步，为了实现这个目的，因此设计了如图 1-3 所示的支（a） 让压支护系统图2143

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本文编号：2756282