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软岩隧道超前小导管支护效应研究
| 论文题名： | 软岩隧道超前小导管支护效应研究 |
| 关键词： | 软岩隧道;超前小导管;支护效应;加固机理;施工安全 |
| 摘要： | 为避免软岩隧道开挖时发生失稳塌方现象，通过采用小导管注浆预加固技术措施，在隧道横断面上形成拱壳体，有效地抑制前方围岩发生较大变形。基于超前小导管注浆加固技术的特点，本文以蛇咀1#隧道工程为依托，运用理论分析与数值模拟方法，主要在超前小导管的加固作用机理、支护效应、支护参数及其与不同施工工法组合效果方面展开了研究。 （1）采用Winkler弹性地基梁理论建立隧道开挖过程中超前小导管力学模型，运用初参数法求解了小导管两种相对最不利受力模型，并结合工程实例研究了隧道开挖过程中超前小导管力学效应。 （2）采用有限差分数值模拟技术，对隧道在无超前小导管注浆与有超前小导管注浆两种工况下进行了三维仿真模拟，从围岩变形、掌子面稳定性及初期支护应力3个角度对超前小导管注浆加固效果进行了分析；并从小导管受力的角度，将理论结果与数值结果进行了对比。结果表明：采用注浆小导管预加固技术，对开挖未支护段拱顶沉降的控制效果尤其明显，能抑制掌子面前方围岩应力松弛，有效维持前方土体处于三向受力的受压状态，在纵向对掌子面起到了较大的约束作用，使掌子面纵向位移减小，稳定性增强，能较好地弱化隧道拱顶应力集中的程度，改善初期支护结构的受力状态；虽然理论解析与数值模拟在结果上有差距，但是超前小导管弯矩总体变化趋势基本上是一致的。 （3）以拱顶沉降为衡量标准对注浆小导管参数进行影响分析，在研究各加固参数敏感性基础上，进一步开展了注浆小导管参数相关性分析。 （4）对不同施工工法下软岩隧道围岩变形、塑性区范围进行了综合分析，隧道开挖过程中掌子面前方拱顶沉降、掌子面挤出变形及塑性区范围从小到大均依次为三台阶七步开挖法、环形开挖预留核心土法、全断面法。从隧道安全施工的角度，以掌子面前方拱顶沉降为衡量标准，分析了超前小导管与不同施工工法的组合效果。 |
| 作者： | 鲍磊 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 汪华斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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