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原文传递采古隧道型钢拱架支护作用研究

论文题名：	采古隧道型钢拱架支护作用研究
关键词：	软弱围岩隧道;型钢拱架;支护作用;收敛约束法;数值模拟
摘要：	型钢拱架以其具有较高的强度、刚度、架设后能及时承受围岩荷载、迅速发挥对围岩的支撑作用等优点,被广泛应用于软弱围岩隧道的设计、施工中。但对型钢拱架支护原理及影响其支护作用的因素尚需进行深入研究,基于此,本文以甘肃省道313线改扩建工程宕昌–迭部段采古隧道为依托工程,对试验断面型钢拱架进行了现场测试,采用收敛约束法研究了包括型钢拱架在内的初期支护结构与围岩的相互作用,并结合数值模拟对型钢拱架的支护作用进行了较为系统的研究,取得以下成果: 　　1、收敛约束法研究结果表明,I20a钢拱的最大支护抗力比I18钢拱高16％;钢拱最大支护抗力,随着支护间距增大,急剧下降,有效的支护间距在1.2m以下。　　2、数值模拟表明,型钢拱架作用下,隧道拱部一定范围内(-30°~+30°)的锚杆受压;不同支护参数的型钢拱架对围岩塑性区分布范围影响较小,提高型钢拱架支护参数(增大截面型号、减小支护间距),可以有效地减小钢架、喷射混凝土的应力,改善支护结构受力条件。　　3、通过现场测试和数值模拟,作为隧道初期支护主要受力结构,型钢拱架整体受压,拱顶处轴力最大,其值由拱顶向拱脚逐渐减小;边墙处弯矩最大,且正负弯矩交替频繁(多在-30kN.m~+30kN.m),反映出边墙处型钢拱架受力复杂,结合现场型钢拱架稳定性预判,建议加强对下台阶开挖的施工控制。　　4、综合收敛约束法与数值模拟可知,型钢拱架与喷射混凝土相互影响,提高型钢拱架支护参数或增加喷射混凝土厚度均可减小型钢喷射混凝土组合体的内力;从支护效果来看,采古隧道初期支护中采用I20a型钢+0.26m喷射混凝土的支护形式是可行的,但型钢应力水平较低,建议增加支护间距至0.75m或采用支护间距0.75m的I18型钢+0.36m喷射混凝土支护形式。
作者：	曲直
专业：	岩土工程
导师：	王晓谋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文