锁脚锚管受力分析的双参数弹性地基梁模型

 针对Winkler地基梁模型的固有缺陷,将能够反映地基连续性的Pasternak双参数地基梁模型引入到锁脚锚管–钢拱架的联合承载分析中,考虑锁脚锚管与钢拱架之间的变形协调与荷载传递,采用结构力学和弹性地基梁理论推导锁脚锚管挠度、剪力、弯矩和地基反力的解析表达式。分别通过算例和工程实例考察不同地基基床系数和剪切刚度对锁脚锚管力学行为的影响规律,并与Winkler地基梁模型进行比较。结果表明：基床系数越小,2种模型计算所得锁脚锚管剪力、弯矩以及地基反力等的差异越明显;由双参数模型所得的地基反力数值较大,而且分布范围更小,主要集中在锁脚锚管端部附近区域;由双参数模型所得的隧道下沉量要小于Winkler模型的计算值。给出了适当减小锁脚锚管长度,并增大其直径的建议。研究成果可为软弱围岩隧道支护设计提供理论参考。     

锁脚锚管合理打设角度的理论研究

 锁脚锚管打设角度是影响其控制钢拱架下沉效果的重要参数。为确定锁脚锚管的合理打设角度,在简要分析其作用机制的基础上,建立了钢拱架-锁脚锚管力学解析模型,利用结构力学、弹性地基梁等理论推导了锁脚锚管打设角度与钢拱架拱顶沉降的理论关系,进而通过算例分析揭示了钢拱架拱顶沉降随锁脚锚管打设角度的变化规律,确定了锁脚锚管的合理打设角度,并阐释了相应的作用机制。分析表明,锁脚锚管的合理打设角度为45°左右。该结论具有一般性,且与诸多现场工程经验吻合,证明了本文公式的正确性,同时为锁脚锚管的合理打设角度提供了理论支持,适合在锁脚锚管设计和施工中推广。     

锁脚锚管对土质隧道围岩变形和支护内力的影响研究

对比分析了锚杆和锁脚锚管的异同点,提出了锁脚锚管的数值模拟方法。通过三维有限元分析,研究了锁脚锚管对支护结构变形和内力的影响,揭示了锁脚锚管的作用机理,提出了判断锁脚锚管是否有效和合理的标准。研究表明锁脚锚管应通过约束其沿洞轴方向的转动自由度考虑,合理的锚管长度和打入角度不仅有利于限制围岩的变形,而且有助于支护结构承载能力的发挥,一般土质隧道的锁脚锚管长度宜取2.3~3.0m,打入角度宜取0°或30°。判断锁脚锚管是否合理时,可根据工程实际需要,结合承载能力发挥系数与位移限制系数确定。     

CRD法在湿陷性黄土隧道中的运用

文章介绍了通过采用CRD法开挖,采取扩大拱脚、增加锁脚锚管等综合措施,成功通过了浅埋、高含水率、低承载力湿陷性黄土地段,保证了隧道施工安全和质量,为今后类似工程施工提供了经验。     

黄土隧道锁脚锚杆对支护体系的影响分析

黄土隧道施工的实际情况,对黄土隧道锁脚锚杆对支护体系的影响进行研究,先结合实际,对黄土隧道锁脚锚杆对支护体系的影响进行研究,旨在提高黄土隧道的施工质量,提高隧道的安全系数,降低安全隐患。     

大断面黄土隧道近距离下穿桥梁桩基变形控制技术

以西延铁路洛川隧道下穿S304省道黑木沟中桥为例,针对高速铁路大断面黄土隧道近距离下穿桥梁桩基时,施工变形控制难、施工风险大等特点,提出对通行道路的导改、隧道开挖采用3台阶临时仰拱法（腰梁式）、内支护和锁脚锚管的加强等措施,现场监控量测数据表明均未出现一级预警状态,地表、桥梁和桩基均处于正常状态,解决了高速铁路大断面黄土隧道近距离下穿既有公路桥梁桩基施工安全,形成了一套大断面黄土隧道近距离下穿桥梁桩基变形控制技术,可为类似工程施工提供技术借鉴。     

软弱围岩隧道锁脚锚杆受力特性及其力学计算模型

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中应用非常广泛，为了研究其受力特性，以包茂线西康高速公路包家山特长公路隧道为依托，采用现场试验的方法，对典型断面锚杆轴向应力进行测试，结果表明：拱部锚杆受力较小，最大应力仅为锚杆极限应力的11.5%，作用不大；锁脚锚杆受力较大，最大应力达到锚杆极限应力的55.4%，作用很大；锁脚锚杆受长度和角度限制，不能发挥锚固作用。在分析其受力特性的基础上，采用结构力学和弹性地基梁的方法，建立了钢架和锁脚锚杆力学计算模型。应用该模型对隧道测试断面处的锁脚锚杆受力进行了分析计算，给出了锁脚锚杆弯矩分布图。根据弯矩推算锚杆应变值，并与实测值进行对比，结果表明：实测值和计算值规律一致，在距离孔口最近位置处锚杆应变最大，随着距离孔口距离增大，应变逐渐变小。     

岩溶区隧道洞口溶蚀段洞身开挖变形与支护

林家坪隧道进口端地质属于典型的鄂西岩溶溶槽发育地质区,隧道洞口段穿越软弱填充物。隧道开挖过程中围岩突然产生大变形,通过对变形成因分析,推出初支拱脚引起刺入整体变形的作用机理,并采取以长大锁脚锚管、加密横撑仰拱钢架为主的处理措施,有效控制了隧道开挖变形。     

谈新奥法在隧道施工中的应用

对新奥法的起源与含义进行了简要介绍,并将新奥法与新标准的施工要领相结合,应用于陶家夼隧道开挖工程中,使现场管理、设置锁脚锚管、光面爆破等施工环节顺利进行,提高了隧道施工的安全性。     

飞鸾岭隧道软弱富水破碎带施工技术

介绍了飞鸾岭隧道出口施工中 ,采用小管棚预加固地层 ,布设锁脚锚管限制支护沉降施工方法及地下水引排、复合衬砌中心水沟设置的防排水措施 ,解决了施工地质条件较差的难题     

黄土隧道锚杆受力与作用机制

 为探讨黄土隧道锚杆作用效果及机制,对陕西省吴堡-子洲高速公路上3座黄土隧道中的48根锚杆应力进行现场测试和统计分析,结果发现：黄土隧道在钢架支护条件下,拱部系统锚杆受压且应力值较小;拱脚处锁脚锚杆以受拉为主,锁脚锚杆应力普遍大于拱部锚杆应力。从土体的变形和锚杆与土体的锚固效果2方面分析黄土隧道拱部系统锚杆的力学状态,分析认为隧道开挖后,浅埋黄土隧道拱部发生整体沉降,锚杆并不存在锚固段;深埋黄土隧道开挖后土体产生较大塑性区,目前以“短而密”原则设计的系统锚杆也不存在锚固段;锚杆与土体采用水泥砂浆或药卷式锚固剂黏结效果差,因而黄土隧道锚杆锚固力不大;锚杆锚固于初期支护上,并伸入土体中,从内部约束土体变形,在初期支护施作后,相对于土体的后续变形,拱部系统锚杆受到土体向下的摩阻力,相当于桩承受负摩阻力,因而拱部系统锚杆受压。综合以上分析表明,在黄土隧道中,钢架支护条件下的系统锚杆支护效果不明显,可以取消。工程实践证明,钢架支护条件下黄土隧道取消系统锚杆,可减少施工环节,更有利于隧道施工安全和结构稳定,可缩短工期和降低工程造价,有着特别显著的社会经济效益。     

深埋老黄土隧道变形规律及初支受力机理

为了解决深埋老黄土隧道初期支护因围岩弱化挤压而破坏的现象,为隧道支护破坏整治提供依据,以阳山隧道出口深埋老黄土段为工程依托,对不同含水率下隧道变形规律进行了统计分析,然后综合采用变形反演、强度折减数值计算和实测支护内力规律对比的方法对初期支护的整体受力状态和受力规律进行了研究,最后通过数值计算对初期支护受力关键部位的破坏过程和破坏机理进行了分析。得到如下结论:(1)深埋老黄土隧道变形规律与围岩含水率相关,在围岩含水率低于老黄土塑限前,隧道的变形量小、稳定速度快、拱顶沉降大于水平收敛,含水率大于塑限后,隧道变形量显著增加、持续时间长、水平收敛大于拱顶沉降;(2)初期支护全环整体处于小偏心受压模式,受力关键部位为拱部,随着围岩的不断弱化,支护小偏心受压模式不变、内力逐渐增加,最大内力由拱腰转移至拱脚处;(3)在小偏心压力作用下支护结构为“压-剪”控制破坏,表现为混凝土表面压碎剥落、内部斜向剪切破坏,锁脚锚管的存在对结构破坏发展方向有引导作用,使得结构由“X”型对称剪切破坏转化为固定方向的斜截面剪切破坏。建议支护破坏整治方案采用可提高结构斜截面抗剪强度的加强措施,或采用限阻耗能型支护来释放围岩压力并减小结构内力。     

老黄土隧道拱腰初支大变形破坏与处理技术

文章依托宝兰客专南山堡隧道和蒙华铁路阳山隧道选择刚性和柔性支护的黄土隧道大变形施工实例,详细介绍了黄土隧道初支大变形的特点,发展过程,变形破坏规律及力学机理规律展开系统论述,针对黄土隧道初期支护变形、破坏、侵限问题,采取钢筋网、锚管补强、钢架截换局部增大格栅钢架主筋补强、加大格栅钢架主筋加厚喷射混凝土厚度、加密钢拱架,让压支护等结构多种处理方案,通过工程实践和理论分析,对初期支护结构加固和加强进行探索,依靠稳定的封闭结构,有效减少拱腰的应力集中现象,成功解决了黄土隧道初支变形侵限的危害,对以后类似隧道工程设计、施工均可起到一定的借鉴、指导作用。     

高含水量土质隧道不设系统锚杆的试验研究

在高含水量土质隧道中,系统锚杆施工中存在成孔困难、注浆效果差、抗拉拔力低、支护效果不佳、费效比低等缺点。为此,提出在高含水量土质隧道中不设系统锚杆,采用"型钢拱架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚管+纵向连接筋"组成的新型支护结构。在哈尔滨绕城高速公路天恒山隧道Ⅵ级围岩段设置了两个监测断面,采用现场实测的方法,进行高含水量土质隧道不设系统锚杆的试验研究,结果表明:在取消系统锚杆,采用锁脚锚杆替代的情况下,隧道初期支护的结构变形和受力均在允许范围之内,初期支护工作状态良好。高含水量隧道取消系统锚杆,可缩短工期和降低工程造价,具有显著的经济价值和社会效益。     

高地应力隧道台阶法施工过程数值模拟

结合高地应力区兰渝铁路某隧道实际施工方法,运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行隧道三台阶法开挖数值模拟分析,通过选取合适物理力学参数进行建模,从模型中提取围岩位移、塑性区、二衬位移、轴力、弯矩等数据进行分析,通过对比分析,得出台阶法施工中应加强支护部位及支护控制措施(如超前支护、拱腰、拱脚加密锁脚锚管等),二衬受力、变形随侧压力系数变化趋势、二衬安全系数等,并和隧道实际监测数据进行对比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力隧道设计施工提供有益的参考。     

盾构隧道周围地下管线的力学模型研究

利用解析方法研究盾构隧道施工周围地下管线的力学行为需要建立在该施工条件下土-地下管线相互作用的力学模型来合理的描述在盾构过程中地下管线的行为变化。本文首先建立了地层沉降引起的管线附加应力的计算方法,继而通过地表沉降变形实测结果分别建立了管隧垂直工况和管隧平行工况下地表的沉降曲线。基于Winkler地基梁基本理论,分别建立了两种工况条件下的盾构隧道周围地下管线的力学模型。     

大粒径卵石漂石地层大断面暗挖隧道初期支护施工质量控制

在暗挖隧道施工中,初支质量直接影响到施工的进度、成本和安全。结合工程实例,对大粒径卵石漂石地层条件下大断面暗挖初支超前小导管施工、钢格栅架设、锁脚锚管施工、初支背后注浆关键工序进行分析,介绍了施工中一些常见的质量问题并提出相应的质量控制措施。     

藏噶隧道蚀变花岗岩地层围岩大变形控制措施研究

川藏铁路拉(萨)林(芝)段藏噶隧道DK168+805—DK169+140段穿越蚀变花岗岩地层,围岩变形量大、速率快、持续时间长;通过采取调整边墙曲率、长短锚杆结合、双层支护为主的防抗结合变形控制措施,结合临时仰拱、拱脚锁脚锚管等辅助措施,使得围岩最大变形量、速率得以控制,施工效果良好。     

软岩隧洞锁脚锚杆–钢拱架联合承载分析

锁脚锚杆–钢拱架联合支护是控制隧洞拱顶下沉的有效措施。为了研究其承载机制,建立软岩隧洞锁脚锚杆–钢拱架联合承载的力学计算模型,考虑钢拱架与锁脚锚杆连接处的弯矩、轴力、剪力传递及变形协调。将钢拱架处理为弹性固定无铰拱,采用结构力学法进行求解。锁脚锚杆的横向效应和轴向效应分析表达式分别采用弹性地基梁法和荷载传递法进行详细推导。通过实例首先研究锁脚锚杆的内力与变形特性,并与未考虑弯矩传递及变形协调的已有文献中的模型结果进行对比,然后讨论不同打设角度对锁脚锚杆与钢拱架连接处的内力和变形的影响,最后应用该模型对比分析围岩侧压力系数、刚度以及锁脚锚杆各参数对控制隧洞拱顶下沉效果的影响规律。得出以下结论:锁脚锚杆最不利受力位置在与钢拱架焊接的部位,该部位应焊接牢固,并且在计算模型中宜考虑焊接部位的弯矩传递;锁脚锚杆横向效应主要集中在端部附近区域,该区域围岩应重点加固,且锚杆过长对发挥其横向作用并无贡献;其打设角度不宜过大,取45°左右为佳;增大单根锁脚锚杆(管)规格或增加数量,可获得更好的支护效果;设计中,围岩侧压力系数宜考虑较小值。     

拉锚式管片接头的力学特性与优化研究

拉锚式盾构隧道管片接头是一种新型的管片接头形式,其构造与力学特征均有别于常规的管片接头形式。针对某类矩形盾构隧道管片试验采用的拉锚式接头,借助三维非线性弹塑性数值模拟对其抗弯力学特性进行了研究。讨论了工作状态及极限状态下拉锚式接头的计算模型的适用性、接头张角及转动刚度的变化规律以及拉锚破坏过程,并分析了不同螺栓预紧力、锚筋板刚度对接头变形特性的影响,提出了优化接头力学特性的一般方法,研究成果可供类似管片的设计与优化。