隧道横断面精细分区下系统锚杆布设最优组合

在解决工程类比法与现场施工匹配不足的问题上,系统锚杆设计与优化在工程实际中产生分歧与矛盾.为提高隧道初期支护系统锚杆优化精细程度,依托江玉高速香树坳隧道,基于数值模拟对系统锚杆进行分区研究,明晰横断面各区域系统锚杆参数敏感性差异.结果 表明:系统锚杆长度、直径、环向间距、纵向间距为围岩变形的主要影响因素;系统锚杆对围岩变形敏感性排序依次为环向间距、纵向间距、直径和长度;改变系统锚杆参数对围岩应力应变极值影响较大,而对应力应变分布特征影响可忽略;优化系统锚杆参数对其自身受荷特征改善大于其他构件,最大改善效果可达其他构件的3.17倍.研究结果可为同类工程提供参考.     

涨壳式预应力中空锚杆锚固效果及其支护参数优化

为探究隧道岩爆地段涨壳式预应力中空锚杆的锚固效果及其支护能力,依托中兰(中卫—兰州)铁路香山隧道工程,利用现场锚固试验,对比分析了涨壳式锚固和其他锚固形式在岩爆隧道中的锚固效果,同时采用有限元数值分析软件MIDAS/GTS NX,分析不同工况下的隧道围岩压力、围岩变形及锚杆轴力对围岩稳定性的影响,进而提出了涨壳式预应力中空锚杆优化后的支护参数,并基于现场实测数据,对涨壳式预应力中空锚杆与普通砂浆锚杆的现场应用效果进行评价。研究结果表明：相对于树脂锚固、水泥药卷以及水泥砂浆锚固形式,涨壳式锚固以其最大的锚固力、支护及时性以及较强的耐久性能,成为本次试验的最优锚固形式,并且能够满足岩爆隧道快速预应力锚固形式施加要求;涨壳式预应力中空锚杆支护参数对围岩稳定性的影响程度从大到小依次为锚杆间距、锚杆长度、预应力、锚杆直径,且直径25 mm、间距1.2 m、施加预应力80 kN、长度3.5 m为香山隧道岩爆段涨壳式预应力中空锚杆支护参数的最优组合;相比于普通砂浆锚杆,现场采用涨壳式预应力中空锚杆后,隧道拱顶沉降和水平收敛S1、S2线变形量减小了57.1%、61.9%和64.4%,收敛时间提前了3～...     

注浆锚杆对围岩加固作用机理及应用案例

不良地质条件下进行隧道开挖时,隧道围岩原有应力平衡状态遭到破坏,若控制不当,可能会引起隧道大变形等不良现象的发生。为进一步研究注浆锚杆在隧道开挖过程中的支护作用机理,以圆形隧道开挖过程为例,对其围岩塑性变形区域、围岩潜在破裂面等进行了分析计算;同时对锚杆阵列布置、锚杆有效长度等进行了优化设计,推导出了对应的计算公式。结合一个圆形开挖隧道的锚杆布设方式实例,考虑三种锚杆加固方案,对理论研究成果进行了验证。研究结果表明:(1)隧道围岩的拉应力会通过注浆锚杆向周围进行转移,以增强其开挖隧道围岩的抗压强度和弹性模量;(2)提高隧道围岩的抗压强度、弹性模量,可以有效地降低隧道的土压力和沿径向的变形,且可提高隧道开挖效率;(3)注浆锚杆对围岩的加固作用,受到锚杆材质、长度、抗拉强度、直径以及布设方式等多种因素的影响。     

注浆锚杆对围岩加固作用机理及应用案例分析

不良地质条件下进行隧道开挖时,隧道围岩原有应力平衡状态遭到破坏,若控制不当,可能会引起隧道大变形等不良现象的发生。为进一步研究注浆锚杆在隧道开挖过程中的支护作用机理,以圆形隧道开挖过程为例,对其围岩塑性变形区域、围岩潜在破裂面等进行了分析计算,同时对锚杆阵列布置、锚杆有效长度等进行了优化设计,推导出了对应的计算公式。结合一个圆形开挖隧道的锚杆布设方式实例,考虑三种锚杆加固方案,对理论研究成果进行了验证,研究结果表明：(1)隧道围岩的拉应力会通过注浆锚杆向周围进行转移,以增强其开挖隧道围岩的抗压强度和弹性模量;(2)提高隧道围岩的抗压强度、弹性模量,可以有效地降低隧道的土压力和沿径向的变形,且可提高隧道开挖效率;(3)注浆锚杆对围岩的加固作用,受到锚杆材质、长度、抗拉强度、直径以及布设方式等多种因素的影响。     

锚杆支护下两向不等压深埋隧洞受力与变形弹性分析

为了给引水隧洞隧址选择和支护参数设计提供理论参考,采用均匀化方法,基于复变函数理论,推导了非均匀应力场下锚杆支护时深埋圆形隧洞的应力及位移弹性解析解,并给出了洞周切向应力及径向位移随围岩弹性模量、侧压力系数、锚杆长度、半径和环向间距等参数的变化规律。通过算例分析,得出以下结论:（1）随着围岩弹性模量的增大,隧洞洞周各点的切向应力和径向位移均减小,且对围岩弹性模量（单位:GPa）在[5,10]区间最敏感;（2）侧压力系数在（0,1]区间时,洞周最大切向应力和径向位移随其增大而减小;在[1,2]区间则相反,并对侧压力系数在[1,2]区间更敏感;（3）随着锚杆长度的增大,洞周的切向应力和径向位移逐渐减小;随着锚杆半径增大,洞周的切向应力逐渐增大,径向位移逐渐减小;而随着锚杆环向间距的增大,洞周应力和位移的变化趋势与锚杆半径的规律相反。     

软弱土层隧道预支护及其参数优化研究

为了研究隧道穿越软弱土地层时的预支护措施,结合青海东部软弱土层隧道施工的案例,采用三维有限元计算模型模拟了隧道在管棚、小导管预支护及无预支护条件下的围岩稳定性变化规律,表明超前小导管注浆可以满足围岩稳定要求,并进一步对小导管在不同管径、环距、管长、开挖步长等支护参数条件下进行了探讨.研究表明:在不注浆情况下,单纯增大管长、管径、环距不能起到抑制围岩变形的作用;考虑管体注浆的情况下,随着剩余管长的增加,拱顶沉降值呈减小趋势,但存在某一临界长度,当剩余管长超过这一临界长度后,拱顶位移变化趋于稳定;对于软弱土层中修建隧道开挖进尺宜取1.0 m,环向间距宜取0.3 m,小导管长度宜取4.5 m.本结论可为软弱土层隧道设计与施工提供参考.     

大断面巷道高预应力锚杆支护技术研究与应用

针对平顶山煤业集团有限公司八矿深部开采的戊9.10煤层辅运巷道的矿压条件,通过理论计算确定合理的巷道断面跨度,计算锚杆长度、间距、直径等主要支护参数。运用数值模拟方法对采取高预应力锚杆支护后的巷道围岩破坏情况分析,得出巷道锚杆支护最优方案,并进行工程应用。结合围岩位移、锚杆锚索受力监测数据分析,验证工程优化的参数设计,为邻近巷道的锚杆支护设计提供理论支撑和技术参考。     

基于FLAC~(3D)模拟隧道有无支护应力与位移演化特征

为确保隧道断面围岩稳定,保证隧道开挖顺利,基于某隧道工作面为研究背景,通过FLAC3D数值模拟软件,模拟隧道断面围岩开挖后无支护措施,及施加挂网喷浆结合锚杆支护后的围岩塑性区、应力及位移的分布情况,并结合Hoek-Brown准则分析隧道围岩有无支护的破坏条件,分析隧道断面稳定性。结果表明:当隧道开挖,围岩未施加支护,围岩四周位移量较大,岩体应变范围较广,严重影响隧道断面围岩稳定性;当隧道边开挖边支护,围岩施加挂网喷浆结合锚杆支护后,应力及位移得到较大改善,实现了对围岩有效控制,确保隧道断面顺利通过,为相似地质条件隧道围岩支护提供借鉴。     

考虑劣化效应与支护时机的深埋软岩隧道变形分析

深埋软岩隧道的围岩变形与其自身参数劣化、流变特性及支护结构施作时机等密切相关.借助建立的深埋软岩圆形隧道复合式衬砌力学模型,在考虑塑性区围岩强度参数(黏聚力、内摩擦角)和刚度参数(弹性模量)的劣化效应后,基于统一强度准则得到了复合式衬砌支护结构各个支护阶段的围岩黏弹塑性解析式.研究结果表明：适当考虑中间主应力及围岩强度参数、刚度参数的劣化效应后,得到的变形量与深埋软岩隧道围岩的实际变形量吻合效果更好;残余黏聚力、残余内摩擦角、残余弹性模量对围岩瞬时变形、后期蠕变变形、二次衬砌支护抗力影响均较大,而且取值越小时围岩变形量与所需二次衬砌支护抗力越大;增加锚杆长度、缩小锚杆间距、增大初支厚度能有效控制围岩瞬时变形和后期蠕变变形;二次衬砌的施作时机对围岩后期蠕变变形影响较大,围岩瞬时变形结束后尽快施作二次衬砌可以有效控制围岩后期蠕变变形.     

基于多任务学习的公路隧道支护方案优化分析

为提升公路隧道施工过程中支护设计的实时性和合理性,以浙江省龙丽温高速典型隧道的围岩地质特征和支护方案为研究背景,分析围岩特征与支护参数的相关性,确定了以围岩风化程度、坚硬程度、岩体完整程度、地下水状态、围岩稳定情况为输入围岩特征,锚杆间排距、锚杆长度、喷砼厚度、钢拱架型号为输出支护参数的多任务学习模型结构。针对多任务学习模型预测的支护参数,采用层次分析法对比评价了预测与实际支护参数。结果表明预测支护参数综合得分高于实际支护参数,更为优秀。研究方法及成果为实现公路隧道快速支护方案选型和评估有较大参考价值。     

基于正交试验设计的某地下储油洞库群支护优化

针对某地下水封储油洞库群的实际工程情况,基于正交试验设计方法,选取锚杆长度、锚杆间排距、喷射混凝土厚度和钢拱架间距4个因素,各个因素分别设立3个水平,确立9组试验方案,采用FLAC3D数值模拟软件进行相关模拟试验,最后以关键点位移及塑性区体积为评价指标对试验结果进行分析以优化洞库群支护方案.结果表明,钢拱架间距影响最显著,锚杆间排距及长度影响最弱;优化后的支护方案为锚杆长度5 m、锚杆间排距2 m×2 m、喷射混凝土厚度120 mm、钢拱架间距1.5 m.该研究成果能够有效保证该工程区围岩的稳定.     

岩土工程中两类锚杆支护系统的研究

锚杆支护是岩土工程中一种重要的支护形式，锚杆支护的主要目的是维护隧道围岩＂咬合圈＂或＂松动咬合圈＂自身的平衡，保证隧道空间的安全。本文根据瑞典北部Ｌａｉｓｖａｌｌ矿与斯德哥尔摩Ａｔｌａｓ公司的现场资料，采用粘塑性边界元（模拟围岩），薄板弯曲边界元（模拟喷射混凝土层），新的锚杆单元（模拟描杆），粘塑性边界元与薄板弯曲边界元耦合（模拟围岩－喷层作用）以及时间－成本比较法，对岩土工程中两种类型的锚杆支护系统（水泥锚杆与Ｓｗｅｌｌｅｘ锚杆支护系统）进行了分析比较。结果表明，Ｓｗｅｌｌｅｘ锚杆支护系统比水泥锚杆支护系统对于改善软岩隧道的支护质量及降低工程成本更为有效。     

沈阳地铁隧道开挖过程稳定性分析

采用GeoFBA软件,对沈阳地铁隧道开挖全过程进行数值模拟研究,对围岩、喷射混凝土、模筑混凝土、锚杆的应力和变形特征进行分析.结果表明,沈阳地铁隧道设计当中初拟的结构尺寸（包括初期支护、二次支护）、超前小导管支护、锚杆支护是可以适应围岩状况的,经支护后的沈阳地铁隧道是稳定的.台阶法开挖对于沈阳地铁隧道开挖是适用的.     

新建立交隧道施工对既有隧道影响的模型试验

为分析新建立交隧道施工对既有隧道的影响,采用公路隧道结构与围岩综合试验系统对立交隧道进行三维物理模型试验。对既有隧道2个剖面的围岩压力、围岩内部位移及支护内力进行全程监测,通过分析得出：既有隧道Ⅰ剖面围岩压力受到的影响较大,Ⅱ剖面围岩压力受到的影响较小,各监测点的围岩压力基本处于减小状态,拱底围岩的稳定性降低;拱顶和拱腰围岩内部位移表现为拉伸变形,且拱顶处的变化值远大于拱腰处的变化值;既有隧道支护轴力变化的最终值基本为增加,支护弯矩变化的最终值都为减小;0.25D立交间距下既有隧道的围岩压力、内部位移及支护内力受新建隧道的影响较大,建议将立交隧道的立交间距控制在0.5D以上。     

隧道洞壁剪应力分布特征及影响因素分析

以隧道围岩位移为参量,推导出仅由围岩变形而产生的隧道洞壁剪应力计算公式.根据隧道洞壁剪应力计算公式可知,影响隧道洞壁剪应力分布的因素有隧道洞壁的部位、围岩弹性模量、隧道半径、锚杆间距、初始地应力因素.本文详细分析了隧道洞壁剪应力的分布特征以及这5个因素对隧道洞壁剪应力分布的影响程度,为隧道的支护设计提供了参考.     

浅谈隧道中空注浆锚杆施工常见质量通病与控制管理

锚杆是隧道施工地程中维护围岩稳定，保证施工安全的重要支护手段之一。施工完成后，在一定程度上它还可以作为永久支护结构的一部分发挥作用。本文结合隧道施工实际，就中空注浆锚杆施工工艺、常见质量通病及质量控制管理进行了探讨，对规范隧道中空注浆锚杆施工作业，消减锚杆施工过程中容易出现的质量通病具有一定的指导作用。     

高地应力软岩隧道大变形监测及支护优化

针对高地应力软岩隧道大变形问题,对中国西北地区某高速公路隧道围岩变形监测、钢拱架应力、围岩压力等项目进行现场监测,探讨不同施工阶段围岩的变形规律和受力特点,并通过数值模拟对不同钢架间距的围岩变形控制效果进行对比分析。结果表明:上台阶开挖阶段是围岩变形增长迅速的阶段,上台阶和中台阶开挖导致的围岩变形量占总变形量的70%;初期钢架主要以受压为主,上台阶及中台阶应力均大于下台阶应力,上台阶及中台阶的初期支护承担了更大的荷载,上台阶和中台阶应"快速通过,及时支护";施工时可采用"先让后抗"的方法,适当加大预留变形量以缓解初支压力,当围岩变形速率减缓时,可提前施做二衬;数值模拟表明当初期支护参数采用I22b工字钢,间距0. 75 m,加4 m长锁脚锚杆,可以经济有效地控制围岩变形。研究成果可为类似隧道工程的设计、施工等提供借鉴和参考。     

锚喷支护参数设计与计算方法探讨

根据锚喷支护与围岩相互作用特点，对锚喷支护参数进行了理论上的探讨，提出了锚杆长度、直径、间距、排距和喷层厚度的理论计算公式，为现场工程支护参数设计提供了一定的理论依据。     

既有隧道不同扩挖宽度下锚杆参数的优化

以黄山洞隧道工程为依托,通过对现场数据的监测和利用有限元分析软件Midas GTS NX进行数值模拟,分析了不同扩挖宽度下隧道拱顶沉降值、周边收敛值和围岩有效应力变化的规律,并改变锚杆的长度和锚杆间距,分析在不同锚杆长度下围岩有效应力、衬砌应力以及锚杆应力的变化规律,确定了不同扩挖宽度下最优的锚杆长度和锚杆间距.研究结果表明：随着扩挖宽度的增加,围岩有效应力由大至小依次为拱脚处压应力、拱腰处压应力、拱顶处压应力和仰拱处拉应力;拱顶处压应力随扩挖宽度的增大而减小,拱腰处压应力随扩挖宽度的增大而增大,但增大趋势不明显;受单侧扩挖方式的影响,扩挖侧的应力大于非扩挖侧;拱脚处受到应力集中的影响,其压应力随着扩挖宽度的增大而增大;扩挖宽度为1.5～2.5 m时的最优锚杆长度和间距分别为2.5 m和1.7 m,扩挖宽度为3.5～4.5 m时二者分别为3.0 m和1.2 m.     

公路隧道TZL预应力锚杆支护效果对比试验研究

通过TZL预应力锚杆支护和普通砂浆锚杆支护的对比试验观测,获得了锚杆轴力、垫板反力、预应力损失、锚杆孔内位移和围岩收敛位移等重要参数 ,由此对TZL预应力锚杆扩大1.5倍锚杆间距与普通砂浆锚杆的支护效果进行了对比分析, 并作出了客观评价.