挪威等北歐國家在軟弱圍巖中采用噴錨-加筋噴砼拱肋復合支護結構作為永久支護,該結構具有施工方便、經濟有效等優(yōu)點,在實踐運用中取得顯著工程效應。目前,針對該結構的研究主要集中在以復合支護為單一個體進行力學分析,尚未涉及在復合支護加固作用下形成的圍巖-支護聯合承載體的受力變形進行解析研究,從而影響噴錨-加筋噴砼拱肋復合支護的推廣應用。本文首先分別推導了聯合承載體的受力、變形與承載能力的解析式,并基于此得出在不同荷載與支護參數條件下聯合承載體的變形、受力以及承載能力的變化規(guī)律;最后依據聯合承載體內力與徑向位移解析式,研究了在不同混凝土強度、錨桿長度與間距、加筋噴砼拱肋參數條件下聯合承載體的支護承載效果,并以此為結果指標進行參數優(yōu)化。（1）復合支護加固機理與聯合承載體承載機理研究。介紹了噴錨-加筋噴砼拱肋復合支護的組成,同時闡述了復合支護加固機理以及圍巖與支護結構聯合承載機理。（2）圍巖-支護結構聯合承載體內力和徑向位移解析解推導�？紤]圍巖與支護的相互作用,建立了圍巖-支護結構聯合承載體模型,運用復合曲梁理論,推導了在均布荷載作用下圍巖-支護結構復合曲梁的內力及徑向位移的解析表達式。采用該解析式... 

【文章來源】：長沙理工大學湖南省

【文章頁數】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１圍巖與噴混凝土拱肋的剪切阻力支護效果圖??（２）錨桿支護加固機理??

?第二章圍巖－復合支護聯合承載體力學分析???圍巖壓力達到平衡狀態(tài)才結束。這時形成一個力學上穩(wěn)定的隧道結構體系，在這個體系??中圍巖經過復合支護加固形成圍巖－支護聯合承載體共同承擔圍巖壓力，同時聯合承載??體具有的柔性空間能改善聯合承載體的受力狀態(tài)，最大程度上發(fā)揮圍巖的自承能力，將??圍巖－支護的視為相互作用不可分割的統(tǒng)一體。??２．?２圍巖－支護復合曲梁徑向位移與內力求解??２．２．１基本假設與力學模型??根據隧道工程的圍巖－復合支護聯合承載體的特點，提出以下假設：??（１）在臺階法與全斷面法施工后實際隧道工程如圖２．２所示，在開挖后可認為隧道??洞室是由不同曲率連接起來的半圓形，由錨噴支護形成的圍巖壓縮拱可以視為曲梁結??構，而加筋噴砼拱肋支護由于混凝土的吸附、膠結作用，使圍巖與復合支護結構緊密粘??結成為一體，同樣也是視為半圓形，因此可將圍巖壓縮拱與加筋噴砼拱肋結構視為復合??曲梁結構。??（２）隧道內巖體為各向同性、均質連續(xù)的介質??１．鋼纖維噴混凝土；?２．加筋噴混凝土拱肋；３．錨桿；４．圍巖錨固層；５．環(huán)向鋼筋；??圖２．２復合支護施工斷面示意圖??１６??

?碩士學位論文???２．?２．?２復合曲梁徑向位移控制微分方程??１．圍巖壓縮拱：２．加筋噴混凝土拱肋；３．混凝土噴層；?ｙ??（ａ）復合曲梁示意圖?（ｂ）復合曲梁截面示意圖??圖２．３復合曲梁結構及其截面示意圖??在隧道復合支護通過臺階法施工截圖如圖２．３所示；其中由錨桿加固圍巖形成的圍??巖壓縮拱為外層圍巖曲梁，其曲梁厚度弋由復合支護中系統(tǒng)錨桿來決定：??ｈａ?＝?Ｌ￣＼?（２．７）??其中：Ｌ為錨桿有效長度，Ｄ為錨桿間排距。由噴層與加筋拱肋形成支護結構曲梁，??同時與圍巖通過混凝土的吸附、膠結作用形成復合曲梁；其曲率中心為原點ｒ－ｚ，（其??中ｚ＞）為建立在各自曲梁截面形心上的直角坐標系，〇與兄負方向。曲梁截面關于??隧道豎軸線對稱并為０的起始角度，以順時針為正方向。如、心分別為支護曲梁和圍巖??承載曲梁的厚度；分別為支護曲梁和圍巖承載曲梁的橫截面積；辦、也??分別為支護曲梁與圍巖承載曲梁截面中軸線到原點〇的距離；〇為噴層與圍巖接觸界面??到原點０的距離；為圍巖承載曲梁邊界到原點〇的距離；??以復合曲梁為研宄對象，在復合曲梁上施加外部荷載％、＆，分別對支護結構曲梁??單元與圍巖承載曲梁單元八進行受力分析如圖２．４所示：其中圍巖承載曲梁上??的切向與徑向荷載集度分別為ｒ、〇？，以圖中方向為正方向，且都為關于０的函數；其??中她、込、沁與風、込、凡分別表示支護結構曲梁與圍巖承載曲梁截面上各自的彎矩、??剪力和軸力且也都是關于０的函數；現分別對圍巖曲梁單元與支護結構曲梁單元徑向與??切向方向上進行靜力平衡分析，同時對曲率中心０的力矩平衡，略去高階微量后有［３４］：??１７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于正交試驗對深部巷道錨噴網支護參數的設計與優(yōu)化[J]. 朱家銳,毛明發(fā),常偉華,韓帥.  煤炭技術. 2017(12)
[2]巷道支護參數優(yōu)化研究[J]. 柳晶,李根威.  煤炭技術. 2017(09)
[3]正交試驗設計的應用及分析[J]. 王玄靜.  蘭州文理學院學報(自然科學版). 2016(01)
[4]軟弱破碎圍巖隧道錨噴鋼架聯合支護參數優(yōu)化模型及工程應用研究[J]. 張卓,文競舟,任志華.  公路隧道. 2015(03)
[5]軟弱破碎圍巖隧道錨噴鋼架聯合支護的復合拱理論及應用研究[J]. 文競舟,楊春雷,粟海濤,寧德飚.  土木工程學報. 2015(05)
[6]混凝土強度等級對加筋拱肋支護效應影響研究[J]. 黃圣平,秦衛(wèi)星,茆大煒,王勇.  科學技術與工程. 2015(06)
[7]加筋噴混凝土拱肋支護效應的數值模擬[J]. 李金山,秦衛(wèi)星,盛松濤,李賀.  長江科學院院報. 2014(12)
[8]噴射混凝土鋼筋肋拱支護結構與工程應用[J]. 馮梅,樊熠瑋,廖成剛,侯東奇.  水電站設計. 2012(04)
[9]深部軟弱圍巖疊加拱承載體強度理論及應用研究[J]. 余偉健,高謙,朱川曲.  巖石力學與工程學報. 2010(10)
[10]復雜條件下回采巷道錨網索支護參數優(yōu)化研究[J]. 王旭宏,王玉懷,夏歡閣,趙啟峰.  中國煤炭. 2010(03)

博士論文
[1]隧道初期支護力學分析及參數優(yōu)化研究[D]. 文競舟.重慶大學 2012
[2]鋼纖維噴射混凝土力學特性及其在隧道單層襯砌中的應用研究[D]. 祝云華.重慶大學 2009

碩士論文
[1]特大跨隧道支護結構變形與承載性能研究[D]. 鄭維翰.北京交通大學 2018
[2]加筋噴砼拱肋—鎖腳錨桿組合結構承載機制與支護效應研究[D]. 喻海濤.長沙理工大學 2016
[3]噴錨—加筋噴混凝土拱肋復合支護效應研究[D]. 黃圣平.長沙理工大學 2015
[4]加筋噴混凝土拱肋支護的結構研究及應用[D]. 李賀.長沙理工大學 2013
[5]高速鐵路隧道圍巖支護參數優(yōu)化設計[D]. 蘇麗娟.北京交通大學 2011
[6]連拱隧道復合襯砌承載能力分析及優(yōu)化設計[D]. 寧培淋.廣東工業(yè)大學 2008



本文編號：3058831