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原文传递预加固对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响研究

论文题名：	预加固对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响研究
关键词：	隧道围岩;掌子面稳定性;预加固;数值模拟
摘要：	随着隧道数量不断增多，隧道在掘进过程中不可避免会遇到软弱围岩地层。在软弱围岩隧道施工过程中最突出的问题之一便是掌子面稳定性问题，如果加固措施不到位，不但危及施工安全，甚至会影响到运营安全。而超前预加固技术不仅可以提高软弱地层的强度和围岩稳定性，更重要的是可以保证在安全的前提下高效、顺利地完成施工任务，因此研究预加固技术对软岩隧道掌子面稳定性的影响非常重要。水平旋喷桩作为隧道超前预加固技术之一，能较好的解决隧道围岩软弱、掌子面易失稳等难题，近年来在一些工程地质条件非常复杂的隧道中使用的效果十分明显。而玻璃纤维注浆锚杆技术作为新意法施工方法的配套技术已受到隧道工程界的广泛关注并得到了成功应用。　　本文依托兰榆铁路桃树坪隧道工程，通过大量的数值模拟分析对比，对隧道掌子面稳定性和预加固技术进行了初步研究，主要进行了以下工作的研究: 　　(1)对隧道掌子面稳定性和预支护技术的国内外研究现状进行了探讨，对掌子面失稳的形式及其特点，失稳机制和预支护基本原理研究进行了分析。对新意法施工方法进行了详细的介绍，并对新意法与其他施工方法进行了比较。　　(2)对掌子面失稳实例——桃树坪隧道进行了数值模拟分析，通过对比的方法研究了设置水平旋喷桩与CRD法隧道施工分别对隧道掌子面的稳定性的影响，并研究了开挖步距对隧道稳定的影响以及隧道预收敛与挤出变形的关系。　　(3)重点对玻纤锚杆注浆预加固技术对掌子面稳定性的影响进行分析，通过与其他加固措施的对比研究了玻纤锚杆预加固的效果，另外对玻纤锚杆参数变化对掌子面稳定性的影响以及玻纤锚杆各参数对于掌子面变形的敏感性进行了分析。　　通过这些初步的研究，主要得出下面的结论: 　　(1)验证了新意法的优越性，水平旋喷桩技术比CRD法更好地控制隧道变形及地表沉降。此时隧道开挖后初期支护承受的应力减小，有效地保证了已开挖隧道段的稳定，而已开挖隧道段的稳定又对前方掌子面稳定做出了贡献。　　(2)隧道拱顶和掌子面的变形相对于开挖步距增大呈二次非线性趋势增长，其未支护段距离是导致变形增加的主要因素之一。研究认为桃树坪隧道在旋喷桩预加固下开挖步距选用lm是较为合适的，这样就能够在保证工作面土体稳定的情况下同时也能满足快速施工的要求。　　(3)研究认为掌子面挤出变形与拱顶预收敛总是存在某种线性相关性，俩种变形并不会单独发生，认为超前核心土的强度及变形特性是隧道变形的真正原因。　　(4)隧道采用玻纤锚杆注浆提高了超前核心土体的强度和刚度，极大的减少了隧道的变形。在一定的范围内随着玻纤锚杆参数的增大，隧道拱顶预收敛掌子面挤出变形呈减小趋势，但超过一定的程度，加固效果变得并不明显。玻纤锚杆的参数中密度参数变化对预加固效果影响最为明显，对隧道进行玻纤锚杆预加固参数的选择有一定的指导作用。
作者：	刘卫
专业：	建筑与土木工程
导师：	王秀英
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文