【硕士】高含水量粘性土隧道支护结构的研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：长安大学　　学位年度： 2009年　　鉴于土质隧道施工方法、支护时机、施工工艺等对系统锚杆支护效果的影响，及高含水量粘性土层锚杆成孔困难、注浆效果差、抗拉拔力低等缺点，本文以天恒山公路隧道为工程依托，提出在高含水量粘性土隧道中不设系统锚杆，初期支护采用型钢拱架(格栅拱架)-4-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。　　为了评价这种新型支护结构的受力、变形特性以及衬砌结构的可靠性，通过现场试验和有限元模拟两种方法，对围岩和衬砌结构安全性、稳定性、经济性做了综合分析。　　现场试验以V、Ⅵ级围岩为依托，量测内容包括初期支护的净空收敛、拱部下沉、围岩压力、喷射混凝土应力、型钢拱架应力、纵向连接筋应力、初期支护与二次衬砌接触压力、二次衬砌混凝土应力、二次衬砌钢筋应力及二次衬砌净空收敛等。监测结果表明，不设系统锚杆时，隧道支护结构的变形和受力均在允许范围之内，初期支护与二次衬砌工作状态良好，有足够的安全储备。　　应用有限元分析软件(MIDAS／GTS)分析了Ⅵ级围岩不设系统锚杆情况下隧道支护体系的变形与受力情况。分析结果表明，喷射混凝土和二次衬砌结构具有较大的安全系数，钢拱架与锁脚锚管受力明显，围岩变形稳定。　　通过对现场监测数据和有限元模拟计算结果的分析，表明这种新型支护结构的变形和受力均在允许范围之内，二次衬砌工作状态良好，有足够的安全储备。以Ⅵ级围岩(高含水量粘性土)为例，取消系统锚杆可节省工程造价的8．9％，可缩短建设工期的10％左右。　　

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