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原文传递黄土隧道锁脚锚杆承载特性研究

论文题名：	黄土隧道锁脚锚杆承载特性研究
关键词：	黄土隧道;锁脚锚杆;室内试验;数值模拟;承载特性
摘要：	锁脚锚杆在控制隧道变形方面取到了很好的效果，在黄土隧道的施工过程中得到了广泛的应用。为了充分了解黄土隧道锁脚锚杆的承载特性及其支护机理，本文在现有研究成果的基础上，分析其承载特性，并通过理论分析、室内试验及数值模拟分析方法对其承载特性与受力情况进行了研究。主要结论及成果如下：　　（1）根据黄土自身地质特点以及系统锚杆的作用原理，分析了黄土隧道锁脚锚杆的受力特性和支护作用机理。研究发现黄土隧道的锁脚锚杆主要起到支承作用，与钢拱架共同作用以提高其支护效果，通过对围岩的加固进而增强黄土的自稳能力。　　（2）设计并完成了室内试验，开展模型试验之前对试验用土进行了相关土工试验，然后对试验结果进行分析，得到不同工况下锁脚锚杆的承载特性。结果表明：锚杆的下插角度不同，锚端的位移与承受荷载能力也各不相同，在相同压力作用下，锁脚锚杆的打设角度越大，锚杆端部的竖向位移越小；在相同的荷载条件下，对于下插角为40°的锁脚锚杆能将锚杆端部荷载传递至锚杆的更远位置；同一根锚杆不同位置受力也不尽相同，锚杆端部的应变值最大，而锚杆底部附近受到的荷载几乎为零。　　（3）结合中兰客运专线盘岘山隧道开挖支护方法，运用有限元分析的方法确定锁脚锚杆最合适的下插角度。按照单一变量准则，分别对上、中、下台阶锁脚锚杆的角度进行分析，并综合对比拱顶下降速率、洞周的收敛速率、锚杆轴力及初期支护应力情况。结果表明锁脚锚杆的作用为上台阶最大，中台阶次之，最后为下台阶，所以上台阶锁脚锚杆的施作，对支护结构的安全稳固具有决定性意义。　　（4）鉴于黄土工程地质特殊性，为保证锁脚锚杆发挥足够的承载能力，施工时需注意锁脚锚杆的注浆方式，并保证其与钢拱架之间的焊接质量以确保形成整体结构抵制隧道变形。
作者：	李钊
专业：	交通运输工程
导师：	梁庆国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022