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考虑蠕变影响的喷锚-加筋喷砼拱肋复合支护结构研究
| 论文题名： | 考虑蠕变影响的喷锚-加筋喷砼拱肋复合支护结构研究 |
| 关键词： | 地下交通隧道;复合支护结构;喷锚;加筋喷砼拱肋;蠕变分析;力学响应 |
| 摘要： | 北欧国家常在软弱围岩隧道施工中采用喷锚-加筋喷砼拱肋作为永久地下支护结构。近年来，国内外学者系统地研究了混凝土强度等级、结构组合形式等因素对喷锚-加筋喷砼拱肋支护效果的影响，初步揭示了其加固效应与加固机理，证明喷锚-加筋喷砼拱肋对软弱围岩有很好的加固作用。然而，已有研究成果在设计喷锚-加筋喷砼拱肋复合支护结构时未考虑软弱围岩蠕变特性影响，导致复合支护结构在实际工程中常常破坏，给隧道安全运行带来隐患。 为了更好地分析蠕变对喷锚-加筋喷砼拱肋复合支护效应的影响，本文以某地下交通隧道为依托，采用有限差分软件FLAC3D对围岩和喷锚-加筋喷砼拱肋复合支护结构的蠕变力学响应进行了仿真模拟，并提出了更完善的软弱围岩支护设计方案。主要研究内容及结论如下: (1)软弱围岩蠕变特性及毛洞蠕变分析。阐述软弱围岩的蠕变特性，对比现有蠕变模型，选定Cpower蠕变本构模型，利用BP神经网络对软弱围岩蠕变参数进行反演，得到蠕变常数为9.9969e-25Pa-3yr-1，蠕变指数为3.2;基于FLAC3D模拟了隧道在开挖不支护情况下围岩的蠕变响应:围岩变形会随时间不断增加，两个月后拱顶沉降达到216mm，最终因蠕变而失稳。 (2)考虑蠕变影响的喷锚-加筋喷砼拱肋的仿真分析。利用FLAC3D模拟隧道的开挖及支护过程，对比分析蠕变前后喷锚-加筋喷砼拱肋支护下围岩及支护结构的力学响应。考虑蠕变后，50天后变形趋于稳定，拱顶沉降达到111mm，大于规范允许沉降值，基于Q系统法的喷锚-加筋喷砼拱肋设计方案难以维持软弱围岩变形稳定，需进一步改进支护设计方案。 (3)喷锚-加筋喷砼拱肋设计方案改进研究。根据软弱围岩隧道支护常用的加固措施，在原有支护设计方案基础上，加设仰拱、系统锚杆长度增加为4m、将每个断面隧道顶部的三根系统锚杆改为预应力锚杆、增加拱脚位置处拱肋厚度为0.7m，并对比分析改进前后围岩及支护结构的力学响应。30天后变形趋于稳定，拱顶沉降达到75mm，小于规范允许沉降值，改进支护方案既能维持隧道稳定，又提高了支护结构的安全度。 |
| 作者： | 王勇 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 秦卫星;徐晗 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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