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隧道支护结构体系及其协同作用 被引量：49
1
作者 张顶立 孙振宇 侯艳娟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期577-593,共17页
隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键,也是隧道设计的基本任务,而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础.本文从隧道围岩结构性和支护作用的本质特征出发,提出隧道支护具有"调动"和"协助&... 隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键,也是隧道设计的基本任务,而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础.本文从隧道围岩结构性和支护作用的本质特征出发,提出隧道支护具有"调动"和"协助"围岩承载的基本作用,明确了二者的功能分配原则和实现方式,即分别通过超前支护的保障作用、初期支护的核心作用和二次衬砌的安全储备作用共同完成;针对围岩的正面挤出、前倾式冒落和后倾式冒落等三种超前破坏模式,分别给出了相应的超前支护方式和支护效果评价方法;提出初期支护作为隧道围岩附加载荷的主要承担者,包括锚固体系与拱架及喷射混凝土结构,分别通过"调动"和"协助"围岩实现其承载功能,且同时具有"支"与"护"的作用;阐明了二次衬砌结构作为安全储备功能的内涵,建立了二次衬砌结构的载荷分担比率与刚度匹配性、支护时机的关系,并据此给出了二次衬砌结构参数和施作时机的建议值;建立了以围岩变形量S最小和协同度ξ最优为目标,基于超前支护、初期支护和二次衬砌与围岩相互作用三阶段的协同支护优化模型,明确了支护结构体系与围岩、不同支护结构之间以及支护结构要素之间三个层次的协同关系,并提出了隧道支护结构体系协同优化设计方法. 展开更多
关键词 隧道工程 支护结构体系 “支护-围岩”动态作用 协同作用 支护结构设计
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双连拱公路隧道支护结构体系试验研究 被引量：10
2
作者 林刚 何川 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期362-365,共4页
为了确定Ⅱ类围岩条件下四车道双连拱公路隧道的合理支护结构和支护原则,进行了相似模拟试验,并通过现场原位试验进行印证和补充.结果表明:中墙内力在施工过程中变化十分复杂,施工中应重点考虑中墙抗倾覆的要求;初期支护体系应以系统锚... 为了确定Ⅱ类围岩条件下四车道双连拱公路隧道的合理支护结构和支护原则,进行了相似模拟试验,并通过现场原位试验进行印证和补充.结果表明:中墙内力在施工过程中变化十分复杂,施工中应重点考虑中墙抗倾覆的要求;初期支护体系应以系统锚杆和喷混凝土为主、钢支撑为辅.最后提出了在Ⅱ类及以下围岩中修建四车道双连拱公路隧道的施作原则. 展开更多
关键词 连拱隧道 模型试验 现场试验 支护结构
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高岩温铁路隧道支护结构体系分级研究 被引量：28
3
作者 王明年 童建军 +2 位作者 刘大刚 于丽 张冲 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期119-125,共7页
通过热-应力耦合数值模拟,研究了高岩温铁路隧道初期支护和二次衬砌在不同岩温下的安全性;通过室内试验测试了铁路隧道常用防水材料及两种新型防水材料的高温性能;通过有限元数值模拟比选了高岩温铁路隧道新型的支护结构体系。在以上研... 通过热-应力耦合数值模拟,研究了高岩温铁路隧道初期支护和二次衬砌在不同岩温下的安全性;通过室内试验测试了铁路隧道常用防水材料及两种新型防水材料的高温性能;通过有限元数值模拟比选了高岩温铁路隧道新型的支护结构体系。在以上研究基础之上,对高岩温铁路隧道支护结构体系进行了分级。结果表明：高岩温铁路隧道支护结构体系可以分为四级。当岩温小于45℃时,支护结构体系采用标准设计;当岩温为45~60℃时,初期支护需特殊设计,需选用新型防水材料;当岩温为60~80℃时,初期支护和防水材料需特殊设计,二次衬砌需配筋设计;当岩温大于80℃时,支护结构体系需特殊设计。 展开更多
关键词 高岩温 铁路隧道 支护结构体系 分级
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软弱黄土隧道支护结构力学特性测试 被引量：22
4
作者 赖金星 王开运 +2 位作者 来弘鹏 邱军领 谢永利 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期41-51,共11页
为研究软弱黄土隧道支护结构的受力特性，优化黄土隧道设计理论，以西宁过境高速公路某黄土隧道为依托，选取杂填土段、深埋段和浅埋段进行了大规模的现场测试，从支护受力的空间分布、时间分布、计算方法以及对比验证等方面，对围岩与... 为研究软弱黄土隧道支护结构的受力特性，优化黄土隧道设计理论，以西宁过境高速公路某黄土隧道为依托，选取杂填土段、深埋段和浅埋段进行了大规模的现场测试，从支护受力的空间分布、时间分布、计算方法以及对比验证等方面，对围岩与初支接触压力、初支与二衬接触压力及二衬和仰拱混凝土的应变进行了系统的研究。分析结果表明：拱顶、拱肩处的压力值较大，是黄土隧道最危险的部位，容易发生坍塌；围岩压力计算值与实测值相差较大，现有方法在计算黄土断面围岩压力时存在较大的误差；深埋段围岩压力稳定时间最短，浅埋段次之，杂填土段时间最长；软弱黄土隧道“新奥法”原理指导下，“强初支，弱二衬”设计理念的采用，使二衬荷栽承担比例控制在11％～36％范围内，充分发挥了初支对围岩变形的抑制作用，二衬仍作为安全储备。 展开更多
关键词 公路隧道 软弱黄土 支护结构 力学特性
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浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖方案比选数值分析 被引量：20
5
作者 杨灵 韩立军 蔚立元 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2013年第1期67-72,86,共7页
结合隧址地质特征,运用有限元数值分析方法,对比分析了北固山隧道出口段在采用不同开挖工法条件下围岩和支护结构受力与变形规律的差异,同时结合施工工序和工程特点对不同开挖方法的选取进行了分析比选,最后得出了北固山隧道出口段采用... 结合隧址地质特征,运用有限元数值分析方法,对比分析了北固山隧道出口段在采用不同开挖工法条件下围岩和支护结构受力与变形规律的差异,同时结合施工工序和工程特点对不同开挖方法的选取进行了分析比选,最后得出了北固山隧道出口段采用弧形导洞预留核心土法开挖是符合隧道设计规范、又满足围岩及支护稳定性要求的施工方案,且施工工艺简易,经济。研究成果将对同类地质条件下隧道的设计和施工具有指导意义。 展开更多
关键词 浅埋隧道 仿真模型 开挖工法 围岩应力 支护结构
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海底隧道支护结构受力特征的模型试验研究 被引量：20
6
作者 谭忠盛 曾超 +2 位作者 李健 杜朝伟 张鹏 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期99-105,共7页
海底隧道支护结构的水压力问题十分复杂,影响因素较多,一直是人们关注的焦点。依托厦门翔安海底隧道,采用较大比尺的相似模型试验方法以及先进的光纤光栅测试技术,研究不同防排水方式下衬砌背后水压力分布规律以及水土压力共同作用下衬... 海底隧道支护结构的水压力问题十分复杂,影响因素较多,一直是人们关注的焦点。依托厦门翔安海底隧道,采用较大比尺的相似模型试验方法以及先进的光纤光栅测试技术,研究不同防排水方式下衬砌背后水压力分布规律以及水土压力共同作用下衬砌结构受力特征。试验结果表明:海底隧道在全封堵条件下衬砌背后水压力不能折减,注浆圈也不能有效减小水压力;而在排水条件下,衬砌背后水压力可以折减,且水压力随排水量的增加而减小;水土压共同作用下,地下水渗流场和应力场的耦合作用显著增大,并且以水压力为主,仰拱为最不利部位。通过对隧道开挖过程的模拟试验,得到开挖对前方土体的影响范围约为两倍洞径,施工过程初支只承受部分水压,能满足结构安全。 展开更多
关键词 海底隧道 支护结构 水压力 结构内力 模型试验
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高地应力区深埋隧道软弱围岩支护结构力学特性研究 被引量：19
7
作者 靳晓光 李晓红 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期101-105,共5页
通过对高地应力区深埋隧道上下台阶法施工过程的弹塑性三维有限元数值模拟,对初期支护锚杆、喷射混凝土、钢支撑及二次衬砌混凝土的力学特性进行了分析。结果表明:喷射混凝土拱顶、拱肩处的位移和最大主应力及拱肩处的剪应力较大,受钢... 通过对高地应力区深埋隧道上下台阶法施工过程的弹塑性三维有限元数值模拟,对初期支护锚杆、喷射混凝土、钢支撑及二次衬砌混凝土的力学特性进行了分析。结果表明:喷射混凝土拱顶、拱肩处的位移和最大主应力及拱肩处的剪应力较大,受钢支撑影响显著;隧道开挖后的应力集中对其周边1.0 m范围内的锚杆轴力有很大的影响;钢支撑轴力和竖向剪断力随距掌子面距离的增大而增大;二次衬砌不同层位、不同位置处的主应力和剪应力有较大的区别。分析结论为高地应力区深埋隧道支护结构设计及其稳定性评价提供了依据。 展开更多
关键词 隧道工程 软弱围岩 数值模拟 支护结构
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高地应力软岩公路隧道泡沫混凝土卸压机理及支护结构研究 被引量：18
8
作者 柳厚祥 郑智雄 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期122-129,共8页
针对高地应力软岩隧道围岩稳定性差的问题，基于泡沫混凝土具有防水、保温、抗震、压缩性大和一定延性的特点，采用数值模拟的方法，分析了高地应力软岩公路隧道泡沫混凝土的卸压效应及其影响因素，进而研究泡沫混凝土的力学参数对卸压... 针对高地应力软岩隧道围岩稳定性差的问题，基于泡沫混凝土具有防水、保温、抗震、压缩性大和一定延性的特点，采用数值模拟的方法，分析了高地应力软岩公路隧道泡沫混凝土的卸压效应及其影响因素，进而研究泡沫混凝土的力学参数对卸压效果的影响。采用控制变量法计算确定了泡沫混凝土的最佳力学参数取值范围，进而分析得到了高地应力软岩公路隧道的泡沫混凝土卸压机理，根据以上研究成果，构思出一种新型的泡沫混凝土复合式衬砌结构型式-泡沫混凝土复合式衬砌。研究表明：高地应力软岩公路隧道添加泡沫混凝土层后，围岩应力的释放率由普通支护条件下的30％提高至62％，围岩强度应力比由1．92提高至3．74，隧道支护结构承受的荷载平均减小了37．19MPa；泡沫混凝土的最佳力学参数中弹性模量取400～800MPa，屈服压应力系数k取0．4～O．6，静水屈服拉应力系数kt取0．1～0．3，单轴抗压强度取2．0～4．0MPa；利用泡沫混凝土的高压缩力学特性，可诱导隧道围岩进一步产生可控的变形，从而释放围岩应力，减小支护结构荷载；新型衬砌可有效消除高地应力软岩公路隧道运营期间可能出现的局部围岩挤入产生的集中荷载、活动断层的错动引起的剪切变形、围岩的全断面压缩导致的荷载陡增等对隧道支护结构造成的破坏，为高地应力区软岩公路隧道的卸压及支护技术研究提供了新的思路。 展开更多
关键词 隧道工程 泡沫混凝土复合式衬砌 数值模拟 卸压机理 支护结构
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隧道复合支护结构协同作用的力学特性研究 被引量：18
9
作者 孙振宇 张顶立 侯艳娟 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期131-142,共12页
复合支护结构中初期支护和二次衬砌的作用关系是隧道支护设计的关键问题之一。本文对复合支护结构的协同作用特点进行分析,提出其协同作用的三种模式并进行解析,建立基于支护承载能力曲线的隧道复合支护结构安全性评价方法。研究表明:... 复合支护结构中初期支护和二次衬砌的作用关系是隧道支护设计的关键问题之一。本文对复合支护结构的协同作用特点进行分析,提出其协同作用的三种模式并进行解析,建立基于支护承载能力曲线的隧道复合支护结构安全性评价方法。研究表明:初期支护和二次衬砌的荷载分担比与二者相对刚度有关,同时受支护时机和空间位置等因素共同影响;复合支护结构的力学行为具有明显的空间差异性,采用非等强支护设计可提高结构整体受力性能;初期支护作为主承载结构、二次衬砌作为安全储备的通常设计理念是完全可行的;支护结构最不利位置并非位于围岩变形最大处,而应采用不同的内力组合方式通过支护承载能力曲线确定。本文计算方法成功应用于贺街隧道,研究成果可为支护结构体系的定量设计和准确检算提供理论依据。 展开更多
关键词 隧道工程 复合支护结构 协同作用 支护承载能力曲线 荷载分担比 安全系数
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基于现场监测和数值模拟的隧道初期支护效果分析 被引量：17
10
作者 徐剑波 姜平 +3 位作者 朱颂阳 范锐 周庆磊 胡进 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第5期2061-2069,共9页
以沙子塘隧道出口偏压段为依托,采取现场监测及数值计算等技术手段,详细分析典型监测断面围岩与支护结构相互作用关系。研究过程中对典型断面的围岩变形、钢支撑压力、锚杆轴力进行现场监测,并分析各个监测点的受力变形特征,并对围岩-... 以沙子塘隧道出口偏压段为依托,采取现场监测及数值计算等技术手段,详细分析典型监测断面围岩与支护结构相互作用关系。研究过程中对典型断面的围岩变形、钢支撑压力、锚杆轴力进行现场监测,并分析各个监测点的受力变形特征,并对围岩-支护结构作用关系进行评价。同时,为了进一步验证数据结果的准确性,采用数值计算手段分析监测断面的结构受力变形特征,并与监测数据对比分析,验证监测数据的准确性。研究表明,合理的应用监测及数值计算能够指导隧道现场施工,有效地提前预测施工可能遇到的风险,为控制隧道施工期围岩变形及支护技术提出一定的参考建议。研究成果对偏压隧道在洞口附近的监测方法及衬砌设计提供了重要的实践指导和理论支撑,对洞口衬砌支护效果、评价以及后期处治都有很好的借鉴作用。 展开更多
关键词 隧道 现场监测 数值计算 支护结构
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黄土隧洞支护结构设计方法探讨 被引量：15
11
作者 张红 郑颖人 +2 位作者 杨臻 王谦源 葛苏鸣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期473-478,共6页
采用ANSYS软件,对宝兰铁路二线码头隧道的双层模筑复合式衬砌试验断面进行建模分析,应用有限元强度折减法,求得隧洞的围岩的安全系数,应用有限元法按土体与结构共同作用原理求衬砌的安全系数。黄土隧洞设计须满足的两个要求:初步建议初... 采用ANSYS软件,对宝兰铁路二线码头隧道的双层模筑复合式衬砌试验断面进行建模分析,应用有限元强度折减法,求得隧洞的围岩的安全系数,应用有限元法按土体与结构共同作用原理求衬砌的安全系数。黄土隧洞设计须满足的两个要求:初步建议初期支护后土体围岩的安全系数不小于1.15～1.2,初期支护安全系数不小于1.3;二次支护后衬砌结构的安全系数大于2.0～2.4,确保工程施工与运行安全。对求得的围岩和衬砌安全系数进行评价分析,形成黄土隧洞支护结构设计的定量方法。 展开更多
关键词 有限元强度折减法 ANSYS 黄土隧洞 支护结构
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桃树垭隧道初期支护大变形分析与工程处理 被引量：12
12
作者 刘新荣 钟祖良 +2 位作者 黄林伟 杜国平 刘亮 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期84-87,共4页
桃树垭隧道隧址区地质条件较差,主要为Ⅴ和Ⅵ级围岩。隧道建设过程中,产生强烈变形和严重破坏。围岩初期变形迅速,变形速率大,变形持续时间长,隧道破坏严重,主要表现为拱顶下沉、边墙内挤、喷混凝土剥落、钢拱架扭曲、衬砌开裂等等,变... 桃树垭隧道隧址区地质条件较差,主要为Ⅴ和Ⅵ级围岩。隧道建设过程中,产生强烈变形和严重破坏。围岩初期变形迅速,变形速率大,变形持续时间长,隧道破坏严重,主要表现为拱顶下沉、边墙内挤、喷混凝土剥落、钢拱架扭曲、衬砌开裂等等,变形破坏具有重复性和相似性。通过某一段初期支护大变形事故处置技术分析,从围岩的岩性条件、地下水条件、地应力条件以及隧道设计参数等方面,探讨了该隧道大变形的原因和机制,认为它是围岩塑性流动与围岩膨胀变形综合作用的结果。基于对围岩动态演化机制的正确认识,从围岩控制角度,修正并制定新的返修方案,对大变形段实施返修并取得了成功,同时将研究成果用于指导相同地质条件的后洞段施工,确保了隧道安全顺利贯通。 展开更多
关键词 大变形 隧道工程 初期支护 整治措施
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高地应力软弱围岩变形控制方法 被引量：8
13
作者 王丙堤 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2006年第4期57-61,共5页
研究目的:探讨高地应力软弱围岩大变形的控制方法,并通过具体施工应用,进行现场监控量测试验验证。研究方法:结合乌鞘岭特长隧道最大断层---F7断层高地应力软弱围岩的地质特征及其变形特征,简要分析了支护临界失效点,围岩质量、允许变... 研究目的:探讨高地应力软弱围岩大变形的控制方法,并通过具体施工应用,进行现场监控量测试验验证。研究方法:结合乌鞘岭特长隧道最大断层---F7断层高地应力软弱围岩的地质特征及其变形特征,简要分析了支护临界失效点,围岩质量、允许变形量、变形速率和运输方式等与工序间距离的关系,具体从地质超前预报、隧道支护结构和施工方法三个方面进行探讨。研究结果:得出了高地应力软弱围岩围岩条件下,隧道施工支护参数与工序间距离确定的基本方法、一些经验参数和施工基本要求,并对施工中应注意的事项提出了建议措施。研究结论:在高地应力软弱围岩条件下进行施工,要根据掌子面围岩变化情况及时适当地调整支护参数和施工方法,才能有效地控制变形。 展开更多
关键词 地质特征 变形特征 地质超前预报 隧道 支护结构 施工方法
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岩质隧洞支护结构设计计算方法探索 被引量：8
14
作者 杨臻 郑颖人 +2 位作者 张红 王谦源 肖安保 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期148-154,共7页
依靠模型试验与力学计算,分析了隧洞破坏机制与型式,提出将基于有限元强度折减法求出的围岩安全系数作为稳定分析判据。现有各种围岩分类中都有一些标志围岩稳定性的标志性说明,在前人基础上,提出了各级岩体的稳定性标志,尤其提出了一... 依靠模型试验与力学计算,分析了隧洞破坏机制与型式,提出将基于有限元强度折减法求出的围岩安全系数作为稳定分析判据。现有各种围岩分类中都有一些标志围岩稳定性的标志性说明,在前人基础上,提出了各级岩体的稳定性标志,尤其提出了一种新的定量标志,即将隧洞在无衬砌情况下的围岩安全系数作为隧洞稳定性定量标志。由此,在给出的相应稳定安全系数基础上反算出各级岩体的强度参数,以提高强度参数的准确性。提出了岩质隧洞的设计计算方法,采用有限元强度折减法计算围岩安全系数,采用有限元法计算衬砌安全系数,并对青岛市某地下工程进行数值模拟,分别计算了围岩和衬砌的安全系数。初步建议岩体隧洞的设计标准:初期支护后,围岩安全系数不小于1.15～1.2,初衬的安全系数不小于1.3;二次支护后围岩安全系数高于1.25,衬砌的安全系数大于2.0～2.4,以确保隧洞在施工和运行过程中的安全。 展开更多
关键词 隧洞 围岩稳定性 强度参数 安全系数 衬砌支护结构 初期支护 二次支护
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跨活断层隧道组合支护结构断层错动响应模型试验研究 被引量：7
15
作者 丁祖德 王顺国 +2 位作者 陈誉升 任志华 刘正初 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2173-2187,共15页
依托某穿越活断层隧道工程,研发1︰25比例尺多功能断层错动模拟试验装置,开展跨活断层隧道组合支护结构的逆断层错动响应模型试验,针对不同的断层错动位移,研究逆断层错动下隧道组合支护结构的力学响应和破坏特征。试验结果表明:逆断层... 依托某穿越活断层隧道工程,研发1︰25比例尺多功能断层错动模拟试验装置,开展跨活断层隧道组合支护结构的逆断层错动响应模型试验,针对不同的断层错动位移,研究逆断层错动下隧道组合支护结构的力学响应和破坏特征。试验结果表明:逆断层错动下,隧道结构竖向位移沿纵向呈“S”形分布,结构竖向位移及收敛变形主要分布在断层破碎带及其临近区域,主要影响范围约3.1L(L为隧道衬砌节段长度,480 mm)。随着错动位移的增加,衬砌节段位移差以及竖向相对位移均呈非线性增大,错台现象更加明显。结构应变、结构与围岩的接触压力主要集中在断层破碎带区域,在错动面处发生突变,应变和接触应力峰值均与断层错动位移呈正相关。隧道拱顶纵向应变以外侧受拉、内侧受压为主,仰拱则以外侧受压、内侧受拉为主,且仰拱受断层错动的影响以及对断层错动位移的敏感性均高于拱顶。隧道环向应变沿隧道轴向的分布因结构部位不同而有所差异,整体表现为竖向的向内挤压变形和横向的被动向外变形。结构各区段的接触压力分布规律有所不同,在错动面及断层区域,衬砌与围岩之间存在明显挤压作用,而远离断层错动面的衬砌节段,衬砌与围岩之间存在相互脱离的趋势。隧道组合支护结构断错破坏具体表现为错台、开裂和局部剥落等特征,主要集中于错动面附近的破碎带及上盘区域,主要位于仰拱、墙脚以及边墙等部位。 展开更多
关键词 山岭隧道 组合支护结构 逆断层错动 模型试验 位移响应 破坏特征
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支护结构对层状及软弱岩体隧道支护作用机制 被引量：7
16
作者 腾俊洋 唐建新 +1 位作者 陈宇龙 张宇宁 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期4221-4233,共13页
为分析隧道支护结构作用机制及其在层状和软弱岩体隧道中的支护特性,通过室内物理模拟试验和现场测试,研究普通螺纹锚杆和钢花管锚固下的岩石在单轴压缩试验下的力学、变形特性及其现场支护特性。试验结果表明:(1)锚杆主要通过改善围岩... 为分析隧道支护结构作用机制及其在层状和软弱岩体隧道中的支护特性,通过室内物理模拟试验和现场测试,研究普通螺纹锚杆和钢花管锚固下的岩石在单轴压缩试验下的力学、变形特性及其现场支护特性。试验结果表明:(1)锚杆主要通过改善围岩的受力状态和提高围岩强度2个方面来实现其锚固作用,并且锚杆对锚固体围岩强度参数的提高主要表现为预紧力的压缩带作用、锚固剂对围岩损伤的修复作用和锚杆杆体对锚固体整体强度和密度的增强作用3个方面。(2)通过对试验后的加锚试件进行CT扫描发现,锚杆对裂纹的止裂作用是锚固区对裂纹的弱化、剪段、止裂的结果,其止裂效果与锚固区范围大小有关,锚固区范围越大,止裂效果越好。(3)由于药卷锚杆和钢花管的锚固特性不同,药卷锚杆能够很好地锚固岩性一般的层状页岩隧道,而具有注浆功能的钢花管更适用于岩性较差的软弱破碎岩体。 展开更多
关键词 隧道工程 支护结构 加锚试验 支护机制 现场测试
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富水大断面软岩隧道支护结构受力性能试验 被引量：7
17
作者 刘瑞斌 《土木工程与管理学报》 北大核心 2019年第5期123-128,136,共7页
富水大断面软岩隧道施工具有很大的风险,其支护结构荷载与安全一直是学术界、工程界关注的关键科学问题。以石太客运专线石板山隧道为依托,采用现场试验和三维有限元模拟相结合的方法,研究富水环境下Ⅳ级、Ⅴ级围岩隧道初期支护围岩压... 富水大断面软岩隧道施工具有很大的风险,其支护结构荷载与安全一直是学术界、工程界关注的关键科学问题。以石太客运专线石板山隧道为依托,采用现场试验和三维有限元模拟相结合的方法,研究富水环境下Ⅳ级、Ⅴ级围岩隧道初期支护围岩压力、钢拱架受力、二次衬砌背后水压和接触压力分布特征。研究表明:富水大断面软岩地层隧道围岩压力分布不均匀,传统的普氏理论、泰沙基理论、谢家烋公式、比尔鲍曼公式、铁路隧道设计规范计算公式均不适用于富水环境隧道。现场实测支护承受的水压、接触压力均明显不对称,拱脚和墙脚成为关键安全控制部位,建议加强该部位参数和非对称支护设计。富水软岩环境下隧道钢拱架架设后能够立即承载,是控制富水软岩隧道稳定性的有效手段。 展开更多
关键词 隧道 富水地层 支护结构 受力特征 现场试验
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平面交叉隧道围岩及初期支护结构稳定性研究 被引量：6
18
作者 林波 谢文博 +1 位作者 刘磊 许修亮 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期115-122,共8页
随着国民经济的不断增长和交通基础设施的不断完善,相邻隧道在修建时间和空间上不可避免地形成了一定的穿越关系,从而产生了平面交叉和立体交叉,其中平面交叉是交叉隧道的常见结构形式。平面交叉隧道的开挖和支护流程更加复杂,交叉区域... 随着国民经济的不断增长和交通基础设施的不断完善,相邻隧道在修建时间和空间上不可避免地形成了一定的穿越关系,从而产生了平面交叉和立体交叉,其中平面交叉是交叉隧道的常见结构形式。平面交叉隧道的开挖和支护流程更加复杂,交叉区域围岩和初期支护结构的稳定性值得引起重视。基于Midas GTS NX有限元软件及现场实测数据,首先利用反演分析法完成了隧道三维模型参数的标定,获取了1组可真实表征围岩应力应变特性的模型参数,建立了可模拟施工工序的交叉隧道三维有限元模型,计算获取了开挖和支护过程中交叉区域围岩和初期支护结构的变形及应力演化规律。进一步地,将变形和应力作为考察指标,对交叉区域围岩的拱顶、仰拱、边墙、初期支护结构、系统锚杆等关键施工部分的稳定性进行了评估。结果表明:主洞和支洞相交处的4个拐角及主洞边墙是交叉区域变形和应力的集中区,施工过程中应针对这些区域采取相应的补强措施以确保结构的稳定性;设计文件中给出的系统锚杆的布局不够合理,使得整个系统锚杆的受力不够均匀,局部发生了应力集中现象,可能导致个别锚杆失效,建议将隧道拱部的锚杆数量减少,将主洞边墙处的锚杆数量增加,以规避施工风险。 展开更多
关键词 隧道工程 平面交叉隧道 数值模拟 围岩 初期支护结构 稳定性
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基于总安全系数法的铁路隧道支护结构设计 被引量：6
19
作者 肖明清 《中国铁路》 2020年第12期82-88,共7页
为进一步优化铁路隧道支护参数,推进支护参数的量化设计,基于隧道支护结构设计总安全系数法,对我国时速350 km高速铁路双线隧道现行支护参数的安全性进行计算,研究其合理的支护方案,并提出铁路隧道支护参数优化的思路与方法。主要结论如... 为进一步优化铁路隧道支护参数,推进支护参数的量化设计,基于隧道支护结构设计总安全系数法,对我国时速350 km高速铁路双线隧道现行支护参数的安全性进行计算,研究其合理的支护方案,并提出铁路隧道支护参数优化的思路与方法。主要结论如下:(1)在仅考虑围岩压力的情况下,我国时速350 km高速铁路双线隧道现行支护参数的安全系数偏高,具有一定优化余地;(2)提出我国时速350 km高速铁路双线隧道合理的支护方案;(3)建议按照不同埋深(地应力)和地下水条件进行支护类型优化;(4)隧道跨度和应力强度比不同,其合理的支护形式也不同,且随着隧道跨度的加大、地应力的增加或应力强度比的增加,采用锚杆支护的必要性和需要的支护强度也越来越大。 展开更多
关键词 铁路隧道 总安全系数法 支护结构设计 支护参数优化
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中国隧道支护结构设计理论及方法发展与展望 被引量：2
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作者 赵勇 王明年 +1 位作者 于丽 张霄 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2024年第2期28-42,79,共16页
自1888年修建第一座隧道——狮球岭铁路隧道以来,中国隧道支护结构设计理论及方法的发展经历了起步阶段、探索阶段、发展阶段及创新阶段。隧道围岩分级由单一指标的定性分级方法,发展到基于多指标的综合分级方法;隧道围岩压力由塌方荷载... 自1888年修建第一座隧道——狮球岭铁路隧道以来,中国隧道支护结构设计理论及方法的发展经历了起步阶段、探索阶段、发展阶段及创新阶段。隧道围岩分级由单一指标的定性分级方法,发展到基于多指标的综合分级方法;隧道围岩压力由塌方荷载,发展到形变压力;隧道支护结构内力计算方法由不考虑围岩抗力的“荷载-结构”法,发展到考虑围岩抗力的“荷载-结构”法及“地层-结构”法;隧道支护结构安全度检算由容许应力法及破损阶段法,发展到基于可靠度理论的概率极限状态法。隧道支护结构设计理论及方法总体上由依赖经验的类比设计和标准设计方法,逐渐向半定量和完全数值定量的解析设计方法转变,并向信息化、智能化方向发展。文章系统地回顾了我国隧道工程建设情况、隧道围岩分级、隧道支护结构内力计算方法及安全度检算方法的发展历程,总结了我国隧道支护结构设计理论及方法在各阶段的技术突破,展望了以主动支护为核心的隧道支护结构智能设计方法。 展开更多
关键词 交通隧道工程 支护结构 设计理论 设计方法
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