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超前支护下隧道掌子面稳定性极限上限分析

岩土力学 2019年第6期40卷 2154-2162页

作者：陈峥何平颜杜民高红杰聂奥祥北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 中铁十二局集团第三工程有限公司山西太原030024

软弱围岩隧道施工中,常采用超前支护确保隧道施工的安全。为了评价超前支护下隧道稳定性,建立了超前支护作用下截锥体、对数螺旋线共同破坏模型,基于极限分析上限法和综合强度折减法开考虑初期支护未支护段的影响,推导出了隧道稳定安全... 详细信息

软弱围岩隧道施工中,常采用超前支护确保隧道施工的安全。为了评价超前支护下隧道稳定性,建立了超前支护作用下截锥体、对数螺旋线共同破坏模型,基于极限分析上限法和综合强度折减法开考虑初期支护未支护段的影响,推导出了隧道稳定安全系数的目标函数,开利用Matlab编制程序求解该函数以此判断隧道稳定性。与模型试验结果和已有理论研究成果对比分析,验证了计算方法的合理性,同时分析了影响隧道稳定安全系数的各个因素。研究结果表明:围岩黏聚力、内摩擦角的增加,掌子面锚杆、拱部超前支护的施作对提高围岩稳定性有显著的作用,而初期支护未支护段长度、开挖高度的增加不利于围岩的稳定;在围岩内摩擦角较小时,分台阶开挖降低开挖高度提高隧道稳定性的效果更好;在围岩内摩擦角较大时,掌子面锚杆加固强度的增加对隧道稳定性提高的作用更显著。最后给出了超前支护的施工设计建议图,可为工程中初步确定超前支护参数和施工方法提供参考。

关键词：掌子面稳定性极限分析上限法稳定安全系数超前支护

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粉质黏土隧道超前支护作用效果研究

岩土力学 2017年第S2期38卷 287-294页

作者：李术才陈红宾章冲龚英杰李会良丁万涛王琦山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 哈尔滨地铁集团有限公司黑龙江哈尔滨150080

以哈尔滨地铁1号线三期为工程背景,采用现场试验与数值模拟相结合的手段,针对超前支护在粉质黏土隧道中的支护作用效果,分别对地表沉降、拱顶沉降、围岩压力、混凝土喷层应力、格栅钢架应力的变化特征和规律进行研究,结果表明,(1)浆液... 详细信息

以哈尔滨地铁1号线三期为工程背景,采用现场试验与数值模拟相结合的手段,针对超前支护在粉质黏土隧道中的支护作用效果,分别对地表沉降、拱顶沉降、围岩压力、混凝土喷层应力、格栅钢架应力的变化特征和规律进行研究,结果表明,(1)浆液扩散范围过小且不均匀,当前注浆量对土体的改良作用较差,浆土体力学参数并未提高太多,其各项指标与普通土体无异;(2)粉质黏土地层对隧道开挖引起的变形具有一定的抵抗性,超前支护存在与否,变形都能在短时间内稳定;(3)围岩压力横向分布存在明显差异,格栅钢架应力随围岩压力同步激增,说明在粉质黏土隧道中超前支护不具有改善围岩压力不均匀分布、延缓围岩荷载释放的时空效应;(4)格栅钢架最大应力仅为其屈服强度30%左右,混凝土喷层最大应力仅为其轴心抗压设计强度的13.6%左右,强度储备足够保证隧道结构的安全;(5)塑性区范围约为1.5~3.0 m,小导管在径向上并未穿过塑性区,其支护作用实际上是对周围土体的挤密作用,增加其密实度,远远未达到调动围岩自身承载力的效果。

关键词：粉质黏土超前支护小导管注浆现场试验数值模拟

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主动减压超前支护结构关键问题分析

重庆大学学报（自然科学版） 2011年第3期34卷 126-131页

作者：王培勇刘元雪冉仕平张正波后勤工程学院军事建筑工程系重庆401331 西藏自治区交通厅西藏拉萨850000

针对边坡工程中超前支护结构未充分发挥岩土体自身抗剪能力的问题,通过对支护结构与边坡体耦合作用机理的分析,提出了一种主动减压超前支护结构型式,主要由柔性填料和超前支护结构组成。柔性填料的设置和厚度是主动减压超前支护结构设... 详细信息

针对边坡工程中超前支护结构未充分发挥岩土体自身抗剪能力的问题,通过对支护结构与边坡体耦合作用机理的分析,提出了一种主动减压超前支护结构型式,主要由柔性填料和超前支护结构组成。柔性填料的设置和厚度是主动减压超前支护结构设计的两个关键问题。一方面,柔性填料的设置在支护施工时要保证主动减压超前支护结构两个组成部分互不影响;另一方面,柔性填料的设计厚度要能保证边坡岩土体充分发挥自身抗剪能力,使得边坡体下滑推力由目前超前支护结构独自承担向超前支护结构和岩土体共同承担转变,此时超前支护结构承受的推力最小,从而达到主动减压的效果。最后以工程实例说明了柔性填料厚度的计算过程,得到了比较合理的计算结果。

关键词：边坡工程主动减压柔性填料超前支护应变软化施工

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路堤边坡抗滑桩超前支护研究

四川大学学报（工程科学版） 2009年第6期41卷 63-67,157页

作者：罗渝何思明何尽川中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 中国科学院成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093

在铺设轨道、公路等工程建设过程中,常有需要填筑以保证路基宽度或高度的情况。当填筑边坡设计坡度不能满足工程需要,且由于地形条件限制不能采用放缓设计边坡的方法时,提出了路堤边坡抗滑桩超前支护的思想。采用数值方法分别模拟了按... 详细信息

在铺设轨道、公路等工程建设过程中,常有需要填筑以保证路基宽度或高度的情况。当填筑边坡设计坡度不能满足工程需要,且由于地形条件限制不能采用放缓设计边坡的方法时,提出了路堤边坡抗滑桩超前支护的思想。采用数值方法分别模拟了按原设计坡度填筑和采用4种不同截面尺寸超前支护桩结构加固后填筑的情况。根据计算得出的路堤边坡塑性区开展结果,分析了边坡的稳定性,通过比较得出最优的路堤边坡抗滑桩超前支护方案。采用有限元方法分析了优选超前支护桩方案,超前支护桩与填筑土体相互作用中超前支护桩上土压力和位移的大小及分布特点。

关键词：超前支护路堤边坡作用机制抗滑桩

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粉质黏土隧道超前支护效应试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2019年第4期50卷 946-956页

作者：李术才陈红宾张晓龚英杰李会良丁万涛王琦山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 山东大学土建与水利学院山东济南250061 哈尔滨地铁集团有限公司黑龙江哈尔滨150080

针对小导管注浆超前支护在粉质黏土隧道施工中出现"管难超前"和"浆难严注"的问题,以哈尔滨地铁1号线三期穿越粉质黏土地层区间为工程背景,通过系统研究小导管注浆对土体加固特性、支护结构承载力学效应、隧道稳定性等,揭示小导管注浆在... 详细信息

针对小导管注浆超前支护在粉质黏土隧道施工中出现"管难超前"和"浆难严注"的问题,以哈尔滨地铁1号线三期穿越粉质黏土地层区间为工程背景,通过系统研究小导管注浆对土体加固特性、支护结构承载力学效应、隧道稳定性等,揭示小导管注浆在粉质黏土隧道中的超前支护效应。研究结果表明:小导管注浆在粉质黏土地层中扩散范围小且极不均匀,其土体力学参数不存在质的提高,无法从根本上改变土体物理力学性质和形成有效厚度及强度的纵向加固层(梁)与横向加固圈(拱);超前支护在粉质黏土隧道中不具有约束围岩内部变形和延缓围岩荷载释放程度的时空效应,其对格栅钢架应力的"主动"分担调控作用不明显,二者未形成有效地联合承载支护体系;超前支护存在与否对隧道变形无明显影响,且基本都在15 d内达到稳定,监测范围内变形最大值仅为规范值1/2左右,隧道自身稳定性较好。

关键词：粉质黏土隧道超前支护小导管注浆加固特性力学效应稳定性

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软弱破碎围岩隧道超前支护确定方法

岩石力学与工程学报 2016年第1期35卷 109-118页

作者：台启民张顶立房倩齐俊李奥黄俊北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 苏交科集团股份有限公司江苏南京210017

如何合理确定超前支护类型及参数范围是保证软弱破碎围岩隧道施工的关键问题。针对该问题,提出包含施工安全性评价、超前支护方式选择、超前支护参数确定3个方面的隧道超前支护确定方法。首先,对隧道围岩的变形预测值1S和控制标准值2S... 详细信息

如何合理确定超前支护类型及参数范围是保证软弱破碎围岩隧道施工的关键问题。针对该问题,提出包含施工安全性评价、超前支护方式选择、超前支护参数确定3个方面的隧道超前支护确定方法。首先,对隧道围岩的变形预测值1S和控制标准值2S进行比较,判断是否需要采用超前支护措施;进而采用工程类比法初步确定可能采取的超前支护方式,对采用超前支护后的隧道围岩变形预测值3S与控制标准值2S进行比较,选择满足变形控制标准的超前支护方式;在此基础上,对超前支护参数的敏感性和加固有效性进行分析,并制定出支护参数的上限值和下限值。将该方法成功应用于贺街大断面高速铁路隧道施工中,弥补了以往经验设计方法的不足,为定量化确定隧道超前支护提供一种思路,对软弱破碎围岩条件下隧道安全施工的理论研究和工程实践具有一定指导意义。

关键词：隧道工程超前支护支护参数变形控制

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高切坡半隧道超前支护结构研究

岩石力学与工程学报 2008年第A02期27卷 3827-3832页

作者：何思明李新坡中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 中国科学院成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

在山区基础设施建设过程中,经常发生因开挖边坡造成坡体失稳并诱发地质灾害的情况发生,为此,提出高切坡超前支护的思想。以西藏S306线段为依托,提出一种新型的高切坡超前支护结构型式——半隧道超前支护结构:它由普通的半隧道结构与边... 详细信息

在山区基础设施建设过程中,经常发生因开挖边坡造成坡体失稳并诱发地质灾害的情况发生,为此,提出高切坡超前支护的思想。以西藏S306线段为依托,提出一种新型的高切坡超前支护结构型式——半隧道超前支护结构:它由普通的半隧道结构与边坡超前支护结构有机组合,以达到稳定边坡、减少开挖量、环保经济的目的。采用数值方法对超前支护半隧道结构的作用机制进行研究,分别模拟无支护开挖和超前支护结构的4种不同组合加固后开挖时的情况,分析高切坡的稳定性、应力分布及塑性区开展的情况,通过比较得出高切坡半隧道超前支护结构的合理组合方式。

关键词：隧道工程高切坡超前支护半隧道结构数值模拟

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高切坡超前支护锚杆作用机制研究

岩土力学 2007年第5期28卷 1050-1054页

作者：何思明李新坡王成华中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室中国科学院成都山地灾害与环境研究所成都610041

人工高切坡开挖常常导致边坡失稳破坏,甚至诱发滑坡发生,为此提出了高切坡超前锚杆支护的设计新方法。超前支护锚杆能够约束边坡变形和开挖卸荷带的发展,维持边坡的稳定,对超前支护锚杆的作用机制问题进行了研究,阐述了超前支护锚杆的... 详细信息

人工高切坡开挖常常导致边坡失稳破坏,甚至诱发滑坡发生,为此提出了高切坡超前锚杆支护的设计新方法。超前支护锚杆能够约束边坡变形和开挖卸荷带的发展,维持边坡的稳定,对超前支护锚杆的作用机制问题进行了研究,阐述了超前支护锚杆的荷载传递特性,为超前支护锚杆设计提供了理论依据。

关键词：高切坡超前支护锚杆作用机制

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超前支护与巷道围岩耦合动力学研究

中国安全科学学报 2016年第11期26卷 49-53页

作者：赵慧萌栾丽君谢苗倪涛刘治翔辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 朝阳体彩发行中心辽宁朝阳122000

为研究综掘巷道超前支护装备与巷道围岩耦合动力问题,基于薄板理论的顶板动力学模型,建立巷道顶板力学模型。简化超前支护装备,通过各部件的运动微分方程建立整机动力学模型;最后建立考虑多点支护条件下的超前支护-顶板体系耦合动力学... 详细信息

为研究综掘巷道超前支护装备与巷道围岩耦合动力问题,基于薄板理论的顶板动力学模型,建立巷道顶板力学模型。简化超前支护装备,通过各部件的运动微分方程建立整机动力学模型;最后建立考虑多点支护条件下的超前支护-顶板体系耦合动力学模型。用多体系统动力学仿真软件Recur Dyn研究多种工况下耦合动力模型的动态响应过程。结果表明,在支护的压力冲击、振动以及综掘截割扰动等因素影响下,侧帮和顶板位移变形较剧烈。在有效支撑区段,变形小于未支护顶板的位移最大值;非有效支撑区段的位移极值小于未支护顶板的位移极值,表明超前支护对顶板变形有一定的控制作用。

关键词：超前支护薄板理论顶板支护围岩耦合动力学