軟基隧道支護(hù)機(jī)理與病害防治技術(shù)研究.pdf

1、隨著軟弱破碎圍巖隧道數(shù)量的增加，因隧道地基承載力不足而引起的工程災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，有必要將軟基隧道視為一類特殊隧道開展針對(duì)性研究。 本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等方法，對(duì)軟基隧道拱腳地基荷載的計(jì)算方法、主要處治措施的作用機(jī)理與施工工藝、軟基隧道病害防治方案等展開系統(tǒng)研究，建立了軟基隧道處治的技術(shù)體系。 主要研究?jī)?nèi)容及取得的成果如下： (1)從地基承載力驗(yàn)算的需求出發(fā)，根據(jù)軟弱圍巖中隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，

2、探討了軟基隧道拱腳地基荷載的計(jì)算方法。對(duì)于淺埋軟弱圍巖隧道，采用荷載-結(jié)構(gòu)法，將圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的摩阻力、錨桿對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降的抵抗力進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，推導(dǎo)了無(wú)偏壓和有偏壓條件下淺埋隧道拱腳地基荷載的計(jì)算公式；對(duì)于深埋軟弱圍巖隧道，采用地層結(jié)構(gòu)法，通過隧道施工的數(shù)值模擬直接評(píng)價(jià)拱腳地基承載力。通過實(shí)體工程的實(shí)際觀測(cè)與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了計(jì)算方法的合理性。 (2)根據(jù)鎖腳鋼管的設(shè)計(jì)施工特點(diǎn)和受力性狀，研究了鎖腳鋼管的解析計(jì)算方法。將軟

3、弱圍巖中的鎖腳鋼管視為文克爾彈性地基上的梁，建立了鎖腳鋼管的彈性地基梁解析模型，推導(dǎo)了相關(guān)公式，用Visual Basic語(yǔ)言編寫了計(jì)算程序，繪出了鎖腳鋼管合理長(zhǎng)度與鋼管規(guī)格、地基彈性抗力系數(shù)的關(guān)系圖。 (3)采用有限元數(shù)值模擬方法，研究了鎖腳鋼管的承載特性和破壞模式，探討了圍巖強(qiáng)度和鋼管幾何參數(shù)對(duì)鎖腳鋼管承載力的影響規(guī)律。 通過數(shù)值模擬對(duì)比分析得到了區(qū)別于工程經(jīng)驗(yàn)的幾點(diǎn)重要認(rèn)識(shí)：對(duì)于不能穿透軟基的鎖腳鋼管，其軸向承載力

4、十分有限，合理下插角很小，一般小于5°；常用的42mm小導(dǎo)管直徑過小，橫向承載能力有限，不宜用作鎖腳鋼管；鎖腳鋼管存在一個(gè)決定于圍巖強(qiáng)度和鋼管規(guī)格的合理長(zhǎng)度(一般為3～4m)，超出合理長(zhǎng)度后承載力不再增加；鎖腳鋼管應(yīng)全長(zhǎng)開孔注漿，重點(diǎn)加固初期支護(hù)結(jié)構(gòu)附近的圍巖。在此基礎(chǔ)上，提出了鎖腳鋼管設(shè)計(jì)施工的方法和建議。 (4)系統(tǒng)研究了提高隧道地基承載力和支護(hù)結(jié)構(gòu)抗沉降能力的主要工程措施。在分析各種工程措施的作用機(jī)理、設(shè)計(jì)原理、施工工藝和