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软弱围岩隧道锁脚锚杆(管)支护特性研究
| 论文题名： | 软弱围岩隧道锁脚锚杆(管)支护特性研究 |
| 关键词： | 软弱围岩隧道;锁脚锚杆;支护特性;现场监测 |
| 摘要： | 随着软弱围岩隧道数量的增加,锁脚锚杆(管)在抑制软弱围岩隧道过大变形中的应用越来越广泛。为了深入了解软弱围岩隧道中锁脚锚杆(管)的支护特性,以为锁脚锚杆(管)设计和施工提供理论依据,本文采用理论分析、数值计算及现场试验的方法,分析了锁脚锚杆(管)的作用原理,研究了锁脚锚杆(管)的承载特性,给出了软弱围岩隧道锁脚锚杆(管)支护设计方法和施工方法要点,并结合实际隧道工程进行了锁脚锚杆(管)的应用研究。主要研究内容及成果如下:. (1)分析了软弱围岩隧道中锁脚锚杆(管)的作用原理,锁脚锚杆(管)通过支承作用、与锚杆作用原理类似的自身加固围岩作用、超前支护作用及注浆加固作用使初期支护承载作用得以充分发挥,抑制隧道变形,改善围岩及支护结构应力状态。 (2)通过数值模拟方法,研究了锁脚锚杆(管)的承载特性,分析了隧道锁脚锚杆(管)不同下插角、长度、打设位置及直径等对控制隧道变形的影响规律,研究结果表明:锁脚锚杆(管)下插角取0°～5°为宜；在一定长度和直径范围内,随着锁脚锚杆(管)长度增长及直径的增大,其控制隧道变形效果越好；锁脚锚杆(管)打设位置宜取拱、墙脚以上50cm左右。 (3)给出了软弱围岩条件下(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级)隧道锁脚锚杆(管)的设计参数表；锁脚锚杆(管)施工过程中应重视其与初期支护的连接质量,并确保锁脚锚杆(管)的注浆效果,锁脚锚管宜采取全长交错开孔注浆,以增强锁脚锚杆(管)与围岩的粘结作用,提高其支护刚度及其周围范围内围岩强度,增强其承载能力。针对不同直径的锁脚锚杆(管),给出了具体的施工方法要点,确保其施工质量,充分发挥锁脚锚杆(管)的支护作用。 (4)通过数值模拟与现场监测试验相结合的方法,研究了锁脚锚杆(管)分别在包家山特长公路隧道Ⅳ级围岩、明垭子隧道Ⅴ级围岩和天恒山隧道Ⅵ级围岩等软弱围岩地段的应用效果,并将数值模拟结果与现场监测结果进行对比分析。总体上,隧道变形在允许范围内,锁脚锚杆(管)在一定程度上发挥了其承载作用,且两种方法得出的结果较为接近,变化规律基本一致,表明锁脚锚杆(管)在实际软弱围岩隧道工程中的应喟效果较为明显,同时也说明了数值模拟计算的有效性。 |
| 作者： | 张涛 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈建勋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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