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。     

基于ABAQUS的隧道锚杆垂直锚固的受力分析

运用有限元分析软件ABAQUS进行锚杆在不同岩土条件下垂直锚固的受力模拟,探究锚杆的受力规律。首先查找不同岩土条件的参数,建立岩土体本构模型;其次调查隧道常见的洞口形状和尺寸,建立用锚杆支护的隧道开挖的几何模型;然后调整锚杆结构与岩土体的接触面及连接方式,使模拟情况较符合实际工程;最后用ABAQUS进行应力应变分析。结果表明:对于岩质隧道,岩石的弹性模量小于19.3 MPa时,锚杆垂直锚固的作用不明显;岩土的弹性模量大于19.3 MPa时,锚杆垂直锚固能起到一定的支护作用,且弹性模量越大,锚杆锚固效果越好;对于土质隧道,在常见的粘聚力在0~10 kPa之间的土体中,锚杆垂直锚固作用不明显。     

高地应力软岩隧道长、短锚杆联合支护技术研究

基于考虑应变软化特性的深埋隧道弹塑性解,采用锚杆中性点理论,系统地分析高地应力软岩隧道短锚杆支护失效机制,并论证高地应力软岩隧道中对锚杆长度进行加长的必要性:一方面增大锚固段的围压以提高黏结强度,另一方面增大锚杆头部和尾部处的围岩位移差以提高锚杆对围压的锚固效用。将高密度支护模式的短锚杆等效为复合岩体,同时将长锚杆对围岩的锚固作用考虑为作用在隧道洞壁处的等效支护力,建立隧道长、短锚杆联合支护力学模型,考虑锚杆和围岩的相互作用,得到长、短锚杆联合支护后的围岩特征曲线。通过对比每延米隧道锚杆用量相同情况下,普通短锚杆支护和长、短锚杆联合支护状态下的围岩特征曲线,说明了长、短锚杆联合支护策略对高地应力软岩隧道变形控制的有效性。该长、短锚杆联合支护力学模型考虑了长锚杆与围岩的相互作用,为高地应力软岩隧道长锚杆支护长度的设计提供了一种计算方法。     

隧道预应力锚杆锚固结构承载效应及围岩力学分析

隧道中锚杆与围岩作用机理比较复杂，设计多偏于类比法和经验法，以锚杆在连续均匀地层中形成锚固结构为出发点，建立锚固结构承载强度表达式，并确定锚杆设计参数。通过对锚固结构承载特性分析，得到各影响因素对承载强度的贡献程度，在此基础上提出了“支护力放大系数”和“锚固界限强度”概念，再将锚固结构整体考虑并等效成支护力对隧道围岩应力分布、塑性区、位移进行重新求解，最终结合数值模拟和算例验证。研究结果表明：锚固结构对锚杆支护力具有放大作用，对隧道深部围岩也提供一个较强的支护力，锚固结构强度影响程度由大到小依次为力学参数、锚固厚度、支护强度，其中力学参数对锚固承载强度起着至关重要作用，合理锚固厚度为洞径的0.4～0.8倍，进一步提出了围岩稳定性控制原则。数值模拟中锚杆支护、等效力支护与理论结果加以比较，隧道周边的塑性区、应力分布、位移基本一致，可为锚杆支护下隧道围岩控制提供一种科学的分析方法。     

支护结构对层状及软弱岩体隧道支护作用机制

为分析隧道支护结构作用机制及其在层状和软弱岩体隧道中的支护特性,通过室内物理模拟试验和现场测试,研究普通螺纹锚杆和钢花管锚固下的岩石在单轴压缩试验下的力学、变形特性及其现场支护特性。试验结果表明:(1)锚杆主要通过改善围岩的受力状态和提高围岩强度2个方面来实现其锚固作用,并且锚杆对锚固体围岩强度参数的提高主要表现为预紧力的压缩带作用、锚固剂对围岩损伤的修复作用和锚杆杆体对锚固体整体强度和密度的增强作用3个方面。(2)通过对试验后的加锚试件进行CT扫描发现,锚杆对裂纹的止裂作用是锚固区对裂纹的弱化、剪段、止裂的结果,其止裂效果与锚固区范围大小有关,锚固区范围越大,止裂效果越好。(3)由于药卷锚杆和钢花管的锚固特性不同,药卷锚杆能够很好地锚固岩性一般的层状页岩隧道,而具有注浆功能的钢花管更适用于岩性较差的软弱破碎岩体。     

隧道锚杆锚固质量的应力波检测技术研究

探讨了应力波检测锚杆锚固质量的原理,研究并开发了通过锚杆底端与顶端声幅比判断锚固质量的等级标准,通过隧道锚杆锚固质量检测项目中的具体应用,与传统的检测方法相比该方法具有明显的优越性,能够对正在或已经施工的工作锚杆进行检测,并且成本低廉、方便快捷,对结构不产生破坏。因此应力波无损检测技术应大力推广,为施工质量监督提供有效的检测手段,确保隧道工程的安全。最终应力波检测将成为锚杆锚固质量检测的发展方向。     

拉力集中型预应力土层锚杆侧摩阻力分布形态的影响因素研究

预应力锚杆已被广泛应用于基坑、隧道等地下工程,拉力集中型预应力锚杆也以其独特优势而备受青睐。但是,对于其锚固机理、承载机制的认识相对滞后。采用FLAC3D有限元软件,通过分析土层和施工参数,对锚杆承载力、预应力损失等问题进行研究。结果表明:锚杆自由段长度增加,锚固段的平均摩阻力得到显著提高,而锚杆的承载力随着锚固段长度的增加而提高,锚杆锚固段平均摩阻力却一直在减小,说明锚固段的利用率下降。     

隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术研究

基于长短锚杆组合支护理论,提出了一种隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术,该技术可提高支护结构的整体抗力,有利于缩小围岩塑性区半径,增加锚杆处于稳定围岩区的长度。为进一步研究锚钉和锚杆的组合长度,将隧道围岩划分为A、B和C三区,并把锚杆作用在围岩体内的剪应力简化为环向边界应力,运用厚壁圆筒弹塑性理论推导了锚钉和锚杆组合长度计算式。实例分析表明,0.8m(锚钉)和3.8m(锚杆)的组合长度可以使隧道塑性区半径降低28%,锚固盲区减小88.8%。可见,在隧道长短锚杆组合支护理论中,该计算方法对围岩锚固体长度参数设计有一定指导意义。     

黄衢南高速公路隧道锚杆锚固质量无损检测技术及应用

黄衢南高速公路隧道工程中采用了大量的锚杆锚固围岩治理方案,利用弹性波在不同波阻抗面反射的量和相位的变化原理,采用特殊的声波发射和接收装置,对该工程的锚杆锚固质量进行了检测.结果表明,锚杆锚固质量的无损检测不仅可行、有效,而且取得了较好的经济效益和社会效益.     

基于旁孔透射法的隧道锚杆长度检测方法

锚杆的锚固长度是隧道围岩支护过程中重要指标,由于锚杆的检测长度长期受到现场施工环境的限制,传统检测方法往往会对锚杆锚固产生损伤,借鉴旁孔投射法原理,利用激振波接收处理器、激振锤、首波接收器、水听器装置组成锚杆检测仪器,通过波传导时间差来计算锚杆的长度,从而对锚杆锚固长度进行检测,并利用数值模拟软件ABAQUS进行数值仿真分析,验证旁孔投射法原理检测锚杆锚固长度的可行性。     

岩土锚固技术在处理隧道塌方施工中运用

本文通过对岩土锚固技术在隧道塌方施工中的处理应用效果的全面研究,深入分析了岩土锚固技术的基本概念,对隧道塌方事故的处理有借鉴意义,可丰富隧道塌方事故的处理方法。     

三车道隧道喷锚支护施工技术总结

结合沂源隧道工况,阐述了锚喷支护的特点及其设计,重点介绍了沂源隧道喷锚支护的施工要点,提出了一些有益于施工实践的建议,为三车道隧道初期支护施工提供了参考借鉴。     

隧道拱顶挂网喷锚施工

通过对某隧道工程概况的描述,决定对衬砌凿除处进行挂网喷锚加固,就挂网喷锚施工方法及施工步骤作了详细阐述,通过合理控制施工工序,该隧道拱顶挂网喷锚施工取得了良好的效果。     

深埋隧道软弱破碎围岩支护技术研究

以赣龙铁路隧道埋深300 m～320 m的Ⅴ级围岩段为背景,采用解析计算、数值计算和现场实测相结合的研究方法对大埋深条件下软弱、破碎围岩隧道的支护技术进行了研究。研究表明:在大埋深条件下,软弱、破碎围岩隧道的支护宜选择以提高围岩强度为主,适当提高支护力为辅的支护方法;利用管式锚杆兼作注浆管,通过注浆提高围岩强度和锚杆锚固力的锚注联合支护技术对大埋深条件下软弱、破碎围岩隧道有较好的支护效果。     

系统锚杆对大断面隧道施工安全性的影响

结合软弱围岩隧道工程地质和支护设计特点,应用三维数值方法模拟研究了软弱围岩隧道系统锚杆在一次支护中的作用效果。研究结果表明,系统锚杆不仅可以大大降低一次支护和二次支护结构的内力,提高结构的安全度,而且可以有效抑止隧道周边围岩的应力松弛．改善周边围岩的受力特性,提高施工的安全性。     

预应力锚索施工技术

介绍了预应力锚索施工技术，分析了预应力锚索施工工艺及其注意事项，指出预应力锚索施工技术已作为深基础处理和隧道围岩加固等工程措施的主要手段之一。     

大路岗隧道防水技术与施工工艺

简述了粤赣高速公路上陵至埔前段大路岗隧道初期喷锚支护和二次衬砌防排水系统的施工工艺,总结了防水的原则,并通过工程实际的运用,取得了良好的防水效果,为山岭高速公路隧道的防排水技术积累了施工经验。     

锚索加固技术在深井高应力煤巷中的应用

分析了预应力锚索支护机理,结合具体工程,并根据淮南矿区深井高地应力等复杂地质条件,研究锚索加固技术在深井高应力煤巷中的应用,介绍了锚索加固技术的施工工艺,指出该技术是解决深井高应力巷道的一种有效途径。     

长岭隧道快速施工的机械设备配套

介绍了长岭隧道进口工区的施工情况,探讨了施工机械设备配置的原则及方案,详细介绍了为提高隧道的施工进度而组建的掘进、锚喷、衬砌三条作业线的机械设备选型及配套,从而保证施工生产工作顺利进行。