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加筋喷混凝土拱肋支护的结构研究及应用
| 论文题名： | 加筋喷混凝土拱肋支护的结构研究及应用 |
| 关键词： | 加筋喷混凝土拱肋;地下工程;软弱围岩;Q系统法;支护结构 |
| 摘要： | 挪威隧道施工法（挪威法）提出的加筋喷混凝土拱肋在欧洲国家软弱围岩工程实践中被证明是一种安全、经济、高效的围岩支护结构，在国内近年少量地下工程中的应用也证明了其优越性。然而，目前加筋喷混凝土拱肋支护的结构型式还主要是依据经验法Q系统支护设计诺谟图确定，存在支护过于保守或偏不安全的风险，这影响该技术在我国的推广应用。 为更好地应用加筋喷混凝土拱肋支护，本文采用理论分析和数值模拟手段系统研究了不同Q值围岩的加筋喷混凝土拱肋结构型式（拱肋厚度、钢筋根数和排数），并以此为基础，以挪威Finnfast海底隧道软弱围岩段为背景，采用FLAC3D研究了不同间距与分步开挖支护下围岩的工程响应。主要内容及结论如下: (1)介绍了挪威法及基于Q系统法单层支护的主要内容与特点，从结构型式、施工工艺及工程应用等方面系统阐述了加筋喷混凝土拱肋支护。 (2)依据Q系统法确定支护压力的方法，得到不同Q值围岩下加筋喷混凝土拱肋的支护压力，以12m跨度的半圆形加筋喷混凝土拱肋为对象，基于结构力学理论推导了不同Q值围岩下不同厚度支护所受内力。 (3)利用钢筋混凝土结构学及理正软件对12m跨度的半圆形加筋喷混凝土拱肋进行配筋分析，得到5种典型Q值围岩所需拱肋的结构型式（拱肋厚度、钢筋根数和排数），并用FLAC3D软件对上述加筋喷混凝土拱肋结构进行变形与应力分析，验证了5种加筋喷混凝土拱肋结构具有良好承载能力与变形限制能力。 (4)依托挪威Finnfast海底隧道软弱围岩段，先采用FLAC3D对比分析了3根加筋喷混凝土拱肋（结构厚度为40cm，钢筋为单排6根），在1m、1.5m、2m、2.5m及3m等5种拱间距下同时支护时的围岩响应，得出其中拱间距为3m时最合适。然后通过FLAC3D对比分析了隧道每步全断面开挖3m工艺下进行分步支护(拱间距2m、3m)和不支护时围岩响应，得出拱间距2m支护效果好于拱间距3m，结合同时支护时的结果，表明在确定拱间距时应考虑支护时机的影响。 |
| 作者： | 李贺 |
| 专业： | 水利水电工程 |
| 导师： | 秦卫星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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