隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展,穿越富水軟弱破碎圍巖區(qū)隧道大量出現(xiàn),誘發(fā)的軟巖大變形災(zāi)害也越來越多。在建或已建的眾多軟巖隧道都不同程度地出現(xiàn)了錨桿拉斷,鋼拱架扭曲破壞,噴射混凝土開裂等大變形災(zāi)害,甚至引發(fā)隧道坍塌。目前,針對軟巖大變形的支護體系并沒有統(tǒng)一定論,各類支護形式優(yōu)劣各異,普遍適用性不強,支護結(jié)構(gòu)單一,無法形成協(xié)同變形的整體支護體系:本文以廣東大潮高速東溪山隧道工程為依托,基于變形讓壓的圍巖內(nèi)力釋放的指導(dǎo)思想,綜合運用調(diào)查研究、現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬等方法,對擠壓型大變形隧道柔性支護形式開展了系統(tǒng)研究,形成了如下研究成果:（1）基于圍巖應(yīng)力釋放理論的柔性支護結(jié)構(gòu),通過釋放圍巖應(yīng)變能,降低圍巖內(nèi)力,優(yōu)化隧道支護結(jié)構(gòu)受力情況;（2）基于收斂約束法,對比普通支護與柔性支護圍巖特征曲線以及圍巖支護特征曲線,分析柔性支護結(jié)構(gòu)受力特征;（3）基于數(shù)值分析結(jié)果,對比圍巖變形、應(yīng)力,初期支護拱架內(nèi)力,錨桿內(nèi)力計算結(jié)果,分析柔性支護下圍巖與支護結(jié)構(gòu)的變形受力特點;（4）綜合數(shù)值分析以及試驗結(jié)果,對柔性支護結(jié)構(gòu)受力和變形情況進行綜合考慮,分析柔性支護對于依托工程的可行性。 

【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型圍巖松散變形曲線

西安建筑科技大學碩士學位論文7G.Anagnostou和L.Cantiei[26]指出實現(xiàn)屈服控制支護的方式有兩種：一種是在剛性支護的背后填充可壓縮柔性層，這種方案在盾構(gòu)或TBM開挖支護中較為適用；另一種方式采用可滑動鋼架和噴射混凝土的組合，可當滑動鋼架變形道預(yù)設(shè)值后再噴射混凝土，也可立鋼架后立即噴射混凝土，并同時在鋼架滑動結(jié)構(gòu)位置的混凝土處插入“襯砌應(yīng)力控制器”，或“高壓縮混凝土”，以便與混凝土同步壓縮變形，這種屈服控制型支護已經(jīng)在Alpine隧道、Galgenberg隧道、Semmering導(dǎo)洞隧道、SaintMartin-LaPorte鏈接通道等隧道廣泛使用。BerndMoritz[28]等提出了一種襯砌壓力控制器（LSC）如下圖1.2所示，通過在初期支護中施加襯砌壓力控制器，實現(xiàn)初期支護的讓壓，降低圍巖對支護的作用力，以應(yīng)對軟巖大變形。圖1.2圍巖襯砌壓力控制器國內(nèi)的隧道建設(shè)在柔性支護方面也進行了一定的探索，在實際工程中進行了大量的嘗試，設(shè)計出了多種柔性支護結(jié)構(gòu)，很大程度上解決了各種地質(zhì)條件下的軟巖大變形問題孫鈞[28]根據(jù)改進聯(lián)合支護理論，提出了錨噴弧板支護理論，該理論認為隧道軟弱圍巖需要首先釋放圍巖壓力，當圍巖壓力釋放到一定程度時采用及時強支護手段控制圍巖變形，以控制圍巖向臨空面發(fā)生位移，以此建立采用高標號和高強度鋼筋混凝土弧板的先柔后剛的剛性聯(lián)合支護形式。龐建勇[30]設(shè)計了隧道鋼筋網(wǎng)殼噴層襯砌結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置可縮性柔性接頭，有效降低了圍巖內(nèi)力，有效改善了支護結(jié)構(gòu)受力情況。王樹仁[31]鄧提出了剛隙柔層支護結(jié)構(gòu)，通過在初期支護與二次襯砌之間設(shè)置一層柔性層，以釋放圍巖應(yīng)力，保護二襯安全，但是卻無法保護初期支護的安全，

西安建筑科技大學碩士學位論文8且初期支護并沒有設(shè)定吸能構(gòu)件釋放圍巖應(yīng)變能。陳衛(wèi)忠[32]等研究在王樹仁等研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，在初期支護與二次襯砌之間的剛隙中填充了具有一定吸能和變形效能的泡沫混凝土，有效吸收了圍巖應(yīng)變能，降低了隧道二次襯砌內(nèi)力，保護了避免出現(xiàn)二襯開裂等隧道病害。王建宇[33]等介紹了擠壓性變形圍巖支護技術(shù)的可讓原則，從圍巖支護特征曲線與圍巖特征曲線理論討論了柔性支護的可行性，并給出了施工關(guān)鍵技術(shù)要點。李術(shù)才等[34]借鑒了現(xiàn)代高層建筑中較為常用的框架-核心筒結(jié)構(gòu)（Core-Tube），提出了鋼格柵鋼管混凝土核心筒新型支護體系如下圖1.3所示。鋼格柵框架具有柔性變形能力，在荷載作用下，格柵與圍巖協(xié)調(diào)變形，有效緩解應(yīng)力集中、長期流變及突發(fā)變形，隨著荷載的提高，鋼格柵節(jié)點受力逐漸向核心鋼管轉(zhuǎn)移，直至荷載完全由核心混凝土鋼管承擔。圖1.3格柵-鋼管混凝土核心筒柔性支護汪波[35]等從圍巖變性能合利釋放、進而優(yōu)化支護結(jié)構(gòu)受力的思想出發(fā)，提出先及時強支護而后進行讓壓的支護新型設(shè)計理念，并依據(jù)該設(shè)計理念提出基于讓壓錨桿+可縮性鋼拱架+帶變形槽或讓壓控制器的噴射混凝土組成的讓壓支護系統(tǒng)。仇文革[36]等研發(fā)出一種與普通鋼架、噴射混凝土共同工作的“限制支護阻力阻尼器”如圖1.4所示，利用低碳鋼鋼板的較好的屈服變形能力和峰后參與承載能力，通過在受力過程中豎向港邊的彎曲塑性變形，實現(xiàn)限制結(jié)構(gòu)內(nèi)力、釋放圍巖壓力的目的。圖1.4限制支護阻力阻尼器


本文編號：3305074