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软弱围岩隧道中锁脚锚杆支护效果研究

软弱围岩隧道中锁脚锚杆支护效果研究

作者：徐晨长安大学

学位级别：硕士

目前,锁脚锚杆(管)越来越多地应用于软弱围岩隧道建设中,它能有效控制隧道初期支护的下沉,对维持隧道结构的稳定性起着重要作用。然而,在隧道设计、施工中对锁脚锚杆的规格、打设方向、长度、数量等支护参数的选取尚处在经验摸索阶段,... 详细信息

目前,锁脚锚杆(管)越来越多地应用于软弱围岩隧道建设中,它能有效控制隧道初期支护的下沉,对维持隧道结构的稳定性起着重要作用。然而,在隧道设计、施工中对锁脚锚杆的规格、打设方向、长度、数量等支护参数的选取尚处在经验摸索阶段,有关锁脚锚杆(管)的支护效果、作用机理方面未能进行系统的研究和总结。本文在研究锁脚锚杆(管)作用机理的基础上,应用有限元分析软件MIDAS/GTS对软弱围岩隧道中采用锁脚锚杆(管)时的支护效果进行数值模拟和计算,考虑锁脚锚杆(管)在不同打设角度、不同长度、不同数量等方面对隧道周边围岩变形的影响,通过对各影响因素与隧道拱顶沉降、净空收敛及锚杆轴力之间关系的分析,其计算结果表明,随锁脚锚杆与水平方向夹角的增加,拱顶下沉量逐渐减小,净空收敛量逐渐增大,且拱顶下沉、净空收敛均随锁脚锚杆长度的增加逐渐减小。通过对各级软弱围岩隧道中不同数量锁脚锚杆对隧道支护效果进行对比分析,优化给出在Ⅳ级围岩隧道中宜采用单排锁脚锚杆;在V级围岩隧道中宜采用双排锁脚锚杆;在Ⅵ级围岩隧道中宜采用三排锁脚锚管。此外,通过对包家山隧道、明垭子隧道和天恒山隧道试验断面锁脚锚杆(管)的现场监测数据与有限元模拟计算结果进行对比分析,结果表明锁脚锚杆(管)在隧道工程中的使用可以有效地提高整体结构的安全性与稳定性。本文给出各种围岩条件下的锁脚锚杆(管)最优设置方案可作为类似工程设计的参考依据,其计算方法也为工程设计提供了较好的借鉴作用,对目前隧道工程建设具有重要的意义。

关键词：软弱围岩隧道锁脚锚杆有限元分析

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锁脚锚杆在软弱围岩隧道中的应用

交通标准化 2014年第15期42卷 210-212,217页

作者：宋秉元张家口市城市快速路管理处河北张家口075000

在研究锁脚锚杆作用机理的基础上,对软弱围岩隧道采用锁脚锚杆时的支护效果进行分析,应用有限元分析软件MIDAS/GTS进行数值模拟、计算和分析。分析结果表明,合理的锁脚锚杆长度和打入角度不仅能够有效地限制围岩的变形程度,而且有利于... 详细信息

在研究锁脚锚杆作用机理的基础上,对软弱围岩隧道采用锁脚锚杆时的支护效果进行分析,应用有限元分析软件MIDAS/GTS进行数值模拟、计算和分析。分析结果表明,合理的锁脚锚杆长度和打入角度不仅能够有效地限制围岩的变形程度,而且有利于发挥支护结构承载能力。经过不断计算,一般土质隧道的锁脚锚杆的适宜长度大约为33.5m锁脚锚杆打入角度为0°时,拱顶下沉量及净空收敛量最少。

关键词：隧道锁脚锚杆下沉控制围岩变形

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隧道台阶法开挖锁脚锚杆优化研究

隧道台阶法开挖锁脚锚杆优化研究

作者：卜志凌烟台大学

学位级别：硕士

锁脚锚杆在实际工程中的应用日趋广泛,而现行的锁脚锚杆施工方法难以发挥材料性能。针对这一问题,本选题以保护支护结构稳定和指导施工为目的,通过理论分析、现场试验、数值模拟相结合的研究手段,分析不同布置形式下锁脚锚杆的支护效果... 详细信息

锁脚锚杆在实际工程中的应用日趋广泛,而现行的锁脚锚杆施工方法难以发挥材料性能。针对这一问题,本选题以保护支护结构稳定和指导施工为目的,通过理论分析、现场试验、数值模拟相结合的研究手段,分析不同布置形式下锁脚锚杆的支护效果。首先,对锁脚锚杆向下打设和向上打设两种情况下锚杆外露端沉降的解析解进行力学推导,并建立二维数值模型,将数值解与解析解进行比对;其次,依托烟台某隧道进行锁脚锚杆现场试验,根据实测数据对支护效果进行评价;再次,构建三维数值模型对现场试验段进行模拟,比对模拟结果和现场试验监测结果;最后,提出了一种隧道开挖及锁脚锚杆布置的优化施工方法,并对该工法进行施工过程模拟。基于以上研究内容,获得的结论如下:(1)基于实际工程中锁脚锚杆荷载作用情况,对锁脚锚杆受力解析分析可得,当锁脚锚杆向上打设时,锚杆及其周边混凝土有向围岩位移的趋势,挤压围岩从而产生弹性抗力,锚杆向下打设时外露端竖向位移较向上打设时更大,数值模拟的结果与解析分析的结果相吻合。数值模拟还对不同角度下的锁脚锚杆支护效果进行了分析,综合考虑现场施工难易程度,锁脚锚杆角度宜取向上30°～45°。(2)在烟台某快速路隧道选取Ⅳ级围岩进行锁脚锚杆支护效果现场试验,分为3个试验段,锁脚锚杆布置形式分别为倾斜向下、倾斜向上和向上+向下复合,监测结果表明复合布置的锁脚锚杆支护效果最好,倾斜向上布置的锁脚锚杆的支护效果次之,倾斜向下布置的锁脚锚杆支护效果最差。(3)基于锁脚锚杆现场试验实际情况,建立三维有限元数值模型与现场试验进行比对分析,结果显示现场试验与数值模拟的沉降变化规律大体相同,三种布置形式锁脚锚杆支护效果从优到劣排序为:复合>倾斜向上>倾斜向下。数值模拟还对锁脚锚杆内力分布进行了分析,结果表明,倾斜向上布置情况下锁脚锚杆轴力最大值及分布情况优于倾斜向下布置的情况。(4)提出了一种隧道开挖及锁脚锚杆布置的优化施工方法,该方法既能充分发挥锁脚锚杆支护效果,又能克服锁脚锚杆向上打设在工程实践中的施工困难,即挖中槽预留马口的开挖方法,并对此方法当中锁脚锚杆支护效果采用数值模拟方法进行了评价,结果显示,该优化工法不但能更好地发挥锁脚锚杆的材料性能,而且更好地控制了初期支护的沉降变形。

关键词：锁脚锚杆初期支护数值模拟现场试验

锁脚锚杆和系统锚杆对软弱围岩隧道安全性影响研究

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河南城建学院学报 2014年第4期23卷 7-12,38页

作者：张翰韬中铁十八局集团国际工程有限公司天津300000

针对软弱围岩隧道开挖过程中,出现变形过大的问题,施工现场往往采用锁脚锚杆和系统锚杆的支护措施。通过数值模拟的方法,对比分析锁脚锚杆和系统锚杆对支护结构的变形和内力的影响,得到如下结论:锁脚锚杆在隧道整体下沉方面,作用更为明... 详细信息

针对软弱围岩隧道开挖过程中,出现变形过大的问题,施工现场往往采用锁脚锚杆和系统锚杆的支护措施。通过数值模拟的方法,对比分析锁脚锚杆和系统锚杆对支护结构的变形和内力的影响,得到如下结论:锁脚锚杆在隧道整体下沉方面,作用更为明显;系统锚杆对隧道的水平收敛效果更好;添加系统锚杆相对于锁脚锚杆对隧道整体的安全性提高更大。综合考虑软弱围岩拱顶沉降大和水平收敛大的现状,施工过程中,应该综合使用系统锚杆和锁脚锚杆,以保证隧道的安全施工。

关键词：软弱围岩锁脚锚杆系统锚杆数值模拟

锁脚锚杆作用机理及其在厦门翔安隧道中的应用研究

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铁道建筑技术 2009年第7期 86-89,141页

作者：黄明琦中铁二十二局集团有限公司厦门翔安海底隧道项目部福建厦门361102

在系统研究锁脚锚杆作用机理的基础上,结合厦门海底隧道软弱破碎围岩地段锁脚锚杆的实际施工状况,建立锁脚锚杆力学分析模型,考虑锁脚锚杆在不同打入角度、有无注浆、设置垫块与否等因素,对拱顶下沉量进行数值模拟,并结合现场监测,对工... 详细信息

在系统研究锁脚锚杆作用机理的基础上,结合厦门海底隧道软弱破碎围岩地段锁脚锚杆的实际施工状况,建立锁脚锚杆力学分析模型,考虑锁脚锚杆在不同打入角度、有无注浆、设置垫块与否等因素,对拱顶下沉量进行数值模拟,并结合现场监测,对工作面开挖扰动区应力、位移场进行分析,系统地研究了锁脚锚杆受力和变形规律。据此分析了各影响因素与拱顶沉降的关系,优化锁脚锚杆的设计和施工方法。

关键词：锁脚锚杆力学模型数值模拟沉降控制

锁脚锚杆在软弱地层隧道中围岩变形控制的研究

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陕西水利 2021年第7期 1-2,6页

作者：王允偲黄晓东张轩兀森曹宇西安工业大学建筑工程学院陕西西安710021 陕西路桥集团第一工程有限公司陕西西安710000

在软弱围岩地层中开挖隧道时,由于围岩性质较差,系统锚杆的作用无法发挥,导致使用系统锚杆的初期支护无法维持隧道的稳定性。在实际施工中,常采用锁脚锚杆代替系统锚杆进行初期支护。为研究采用锁脚锚杆的初期支护对隧道稳定性的影响,... 详细信息

在软弱围岩地层中开挖隧道时,由于围岩性质较差,系统锚杆的作用无法发挥,导致使用系统锚杆的初期支护无法维持隧道的稳定性。在实际施工中,常采用锁脚锚杆代替系统锚杆进行初期支护。为研究采用锁脚锚杆的初期支护对隧道稳定性的影响,以某软弱围岩隧道为研究背景,利用数值模拟软件,分析采用系统锚杆和锁脚锚杆的初期支护对软弱围岩隧道稳定性的影响。结果表明,在软弱围岩隧道中,利用锁脚锚杆代替系统锚杆进行初期支护,能够有效地控制围岩变形,有利于维护隧道的稳定性,同时能够降低施工成本、加快施工速度。使用锁脚锚杆的初期支护对保证软弱地层隧道的稳定性具有重要意义。

关键词：软弱地层隧道系统锚杆锁脚锚杆对比分析

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砂卵石地层中锁脚锚杆分析与优化研究

西部交通科技 2022年第12期 133-135,138页

作者：阮小勇代伟陈佺中国水利水电第七工程局有限公司四川成都613000

为了探究砂卵石地层中锁脚锚杆的支护作用并对布设角度和长度进行优化,文章以成都地铁19号线为工程背景,依托数值模拟技术,分别建立不同下插角度与长度的锁脚锚杆分析模型,计算得出如下结论:锁脚锚杆下插角度由水平转为竖直的过程中,拱... 详细信息

为了探究砂卵石地层中锁脚锚杆的支护作用并对布设角度和长度进行优化,文章以成都地铁19号线为工程背景,依托数值模拟技术,分别建立不同下插角度与长度的锁脚锚杆分析模型,计算得出如下结论:锁脚锚杆下插角度由水平转为竖直的过程中,拱顶沉降与支护结构应力呈现先减小后增大趋势,在下插角度45°时最小;在锁脚锚杆长度逐渐增加过程中,支护结构竖向位移呈现减小趋势,并在4.5 m后趋于稳定;为保证施工的安全性与经济性,建议施工时采用45°下插角以及4.5 m长度锁脚锚杆作为施工方案。

关键词：隧道工程砂卵石地层锁脚锚杆数值分析

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软弱堆积体隧道注浆范围与锁脚锚杆研究

四川建筑 2022年第1期42卷 114-117页

作者：潘文韬西南交通大学四川成都610031

隧道穿越软弱堆积体会造成开裂掉块等现象因而有必要对软弱堆积体隧道展开研究。文章通过建立三维软弱堆积体-隧道模型,针对软弱堆积体隧道受力变形特征确定其合适经济的注浆范围,并对锁脚锚杆在堆积体隧道中的作用展开研究,相关结论如... 详细信息

隧道穿越软弱堆积体会造成开裂掉块等现象因而有必要对软弱堆积体隧道展开研究。文章通过建立三维软弱堆积体-隧道模型,针对软弱堆积体隧道受力变形特征确定其合适经济的注浆范围,并对锁脚锚杆在堆积体隧道中的作用展开研究,相关结论如下:围岩变形与塑性区分布主要集中在软弱堆积体中,拱底处隆起,左右拱肩处产生较大沉降并向上传播至地表,开挖过程的拱顶沉降远大于施工结束时;针对软弱堆积体隧道的合理注浆范围为6m,继续扩大注浆范围在牺牲经济性的同时将造成拱顶沉降、拱底隆起以及围岩压应力的反弹;锁脚锚杆能抑制软弱堆积体隧道拱顶沉降及周边收敛。

关键词：堆积体隧道数值模拟注浆范围锁脚锚杆

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浅析黄土隧道锁脚锚杆施工技术

大陆桥视野 2012年第24期 120-121页

作者：黄宏斌中铁二十一局集团第四工程有限公司陕西西安710065

本文通过宝鸡至麟游矿区铁路专用线2座隧道施工中锁脚锚杆的应用及效果检验，分析在采用不同方法施工锁脚锚杆（管）时，锁脚锚杆（管）的受力及变形规律，隧道洞顶的下沉及水平收敛，总结出适合黄土隧道围岩初期支护及锁脚锚杆（管）... 详细信息

本文通过宝鸡至麟游矿区铁路专用线2座隧道施工中锁脚锚杆的应用及效果检验，分析在采用不同方法施工锁脚锚杆（管）时，锁脚锚杆（管）的受力及变形规律，隧道洞顶的下沉及水平收敛，总结出适合黄土隧道围岩初期支护及锁脚锚杆（管）的施作工艺。

关键词：黄土隧道锁脚锚杆变形控制