限阻器在高水平地应力隧道支护中的研究与应用

发布时间：2021-11-19 21:06

　　为解决蒙华铁路如意隧道高水平地应力岩层段初期支护因受力过大而破坏的问题,文章通过理论分析、数值模拟以及现场施工反馈等方法,并基于室内试验、地应力测试以及现场监控量测数据,对限阻耗能支护技术的工程应用方法及作用机理进行研究,结果表明:（1）针对高构造应力环境,在保证围岩自承能力不明显降低,且不明显增加松散压力的前提下,可控制地引导围岩变形、围岩能量释放分散转移的限阻高延性支护是合理可行的;（2）限阻器是一种合理有效的限阻高延性支护手段,成功解决了如意隧道高地应力水平岩层中初期支护破坏问题;（3）限阻器显著降低了结构内力,但也改变了结构的内力分布,在应用中还需进一步完善。 

【文章来源】：现代隧道技术. 2020,57(03)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

8 有限阻器工况下弯矩对应喷混凝土应力洞周分布曲线

首先考虑相同荷载释放系数下，仅按初期支护喷50 cm厚混凝土的综合应力计算，如图21所示。计算结果表明：压应力较大区域位于拱顶左右两侧3 m范围内，峰值压应力为28.91 MPa，位置与拱部岩层分界面有关。而根据轴力对应喷混凝土应力的分布表明，如果上台阶均为泥岩，则喷混凝土最大应力位于拱顶。考虑实际喷射混凝土施工条件对混凝土密实度的影响、现场养护条件的限制、强度发展的时效性、速凝剂对后期强度的降低以及试件的尺寸效应，最大的压应力已超过C25喷混凝土的极限承载力。所以，按原设计施工将会在拱顶一定范围内发生破坏，破坏范围受结构本身与地层共同控制，根据弯矩与轴力分别对应的喷混凝土应力分布结果分析，破坏范围在拱顶左右两侧4 m范围内变化。计算得到的破坏区域与现场的施工反馈相符合。图2 1 无限阻器工况下喷混凝土综合应力洞周分布曲线（净空侧）

图2 0 套拱段工况水平位移云图在实际施工中，施作I20a型钢套拱，钢架间距1.0 m，整环喷混凝土密实。考虑5 cm的喷混凝土覆层，将钢架以刚度等效原则换算成混凝土厚度，这样得到原支护与套拱的综合支护体系等效喷混凝土厚度为78 cm。由此得到套拱段净空侧综合喷混凝土应力如图22所示。计算结果表明，套拱工况最大综合喷混凝土应力位于拱顶左右两侧3 m范围内，峰值压应力为18.40 MPa。

【参考文献】：
期刊论文
[1]理念的更新——对软弱围岩隧道工程的思考[J]. 王建宇.  现代隧道技术. 2018(06)
[2]一种适应隧道大变形的限阻耗能型支护结构研发与应用[J]. 仇文革,王刚,龚伦,申志军,李畅,党军.  岩石力学与工程学报. 2018(08)
[3]渝黔铁路极高地应力隧道施工控制技术[J]. 王明慧,张忠爱,张桥.  铁道工程学报. 2015(11)
[4]隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究[J]. 孙钧,潘晓明,王勇.  隧道建设. 2015(10)
[5]高地应力定义及其定性定量判据[J]. 陈菲,何川,邓建辉.  岩土力学. 2015(04)
[6]高地应力软岩隧道变形控制设计与施工技术[J]. 张梅,何志军,张民庆,肖广智,任诚敏.  现代隧道技术. 2012(06)
[7]高地应力软弱围岩隧道挤压型变形和可让性支护原理[J]. 王建宇,胡元芳,刘志强.  现代隧道技术. 2012(03)
[8]高地应力软岩隧道合理支护方案研究[J]. 田洪铭,陈卫忠,谭贤君,王辉,田田.  岩石力学与工程学报. 2011(11)
[9]深部高地应力下岩石力学行为研究进展[J]. 周宏伟,谢和平,左建平.  力学进展. 2005(01)



本文编号：3505867