初期支护缺陷对隧道稳定性的影响研究

论文摘要

喷锚支护是喷射混凝土支护与锚杆支护的简称,而且喷射混凝土、锚杆和现场监控量测被认为是新奥法的三大支柱,可见喷锚支护在新奥法隧道施工过程中的重要性。锚杆、喷层和围岩共同组成承载环,支承围岩压力,形成了新奥法初期支护结构。在施工过程中,通过现场监测了解初期支护及围岩的变形情况,待支护抗力与围岩压力相适应时进行外拱封底,使变形收敛,隧道围岩趋于稳定,随后进行二次衬砌的施工。但是,在隧道的施工过程中,初期支护施工常会出现一系列问题,导致初期支护结构存在质量缺陷,如喷射混凝土层厚度缺陷,锚杆长度缺陷等等。因此,有必要对初期支护缺陷对隧道稳定性的影响进行研究。本文的主要工作及成果如下:①总结归纳前人的研究成果,对隧道初期支护结构的缺陷进行总结。其典型缺陷主要有:喷射混凝土层厚度缺陷;锚杆长度缺陷。②用数值模拟方法对实际设计参数下的隧道进行模拟分析得到:围岩等级越差,拱顶沉降和水平收敛值越大,表明了围岩等级越差,隧道周边位移相对较大的规律。③用数值模拟方法对典型的初期支护缺陷(喷射混凝土层厚度缺陷,锚杆长度缺陷)进行有限元分析,研究典型初期支护缺陷对隧道安全性稳定性的影响。通过分析得到:喷射混凝土层厚度不断减小,使得隧道周边位移增大;初期支护局部无喷层情况下,无喷层处的锚杆轴力比初期支护无缺陷时有明显增大;拱顶锚杆长度减小时,拱顶锚杆的最大轴力随锚杆长度的减小而有所增大。④整理分析现场监控量测成果,并与数值模拟的计算结果相结合,得出主要结论并提出进一步研究的建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 喷层的力学作用
• 1.2.2 锚杆的力学作用
• 1.2.3 喷锚支护存在的缺陷
• 1.3 本文主要研究内容及研究思路
• 2 凤凰梁隧道工程概况
• 2.1 工程概况
• 2.2 工程地质概况
• 2.3 设计概况
• 2.4 施工概况
• 2.4.1 施工原则
• 2.4.2 总体施工方案
• 2.5 质量保证体系
• 2.6 本章小结
• 3 典型初期支护缺陷对隧道安全性分析
• 3.1 计算模型及分析思路
• 3.1.1 计算模型
• 3.1.2 分析思路
• 3.2 初期支护无缺陷时的稳定性分析
• 3.2.1 Ⅴ级围岩典型断面有限元模拟分析
• 3.2.2 Ⅳ级围岩典型断面有限元模拟分析
• 3.2.3 Ⅲ级围岩典型断面有限元模拟分析
• 3.3 喷射混凝土层厚度缺陷的影响分析
• 3.4 锚杆长度缺陷的影响分析
• 3.4.1 拱顶锚杆缺陷分析
• 3.4.2 拱腰锚杆缺陷分析
• 3.4.3 拱脚锚杆缺陷分析
• 3.5 本章小结
• 4 现场监控量测分析
• 4.1 隧道施工监控方案
• 4.1.1 监控量测的意义
• 4.1.2 监控量测的目的
• 4.1.3 监控量测的内容
• 4.1.4 监控量测断面布置及量测频率
• 4.1.5 凤凰梁隧道监测断面布置
• 4.2 量测成果分析
• 4.3 本章小结
• 5 主要结论及建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目