【摘要】：軟弱圍巖因其軟弱、破碎、松散、強(qiáng)度低、自穩(wěn)能力差的特點(diǎn)作為一種不良地質(zhì)條件存在。為確保隧道安全穿越軟弱圍巖,使圍巖處于穩(wěn)定安全狀態(tài),就要采取輔助工法預(yù)支護(hù)圍巖。管棚超前預(yù)支護(hù)技術(shù)作為這種輔助工法之一,憑借其支護(hù)距離長(zhǎng)、加固效果好、工期短、造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于我國隧道工程中。但目前,對(duì)于管棚的設(shè)計(jì)、施工、研究等方面,尚不能滿足工程建設(shè)的需要。因此,本文以浙江省溫州市梅源隧道為工程背景,對(duì)管棚超前預(yù)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究,主要工作如下:(1)對(duì)常用的超前預(yù)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià);著重闡述管棚超前預(yù)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用及研究現(xiàn)狀。該技術(shù)是控制軟弱圍巖隧道圍巖變形的有效方法。(2)總結(jié)歸納了軟弱圍巖的含義、影響因素及變形特征。同時(shí),對(duì)預(yù)支護(hù)力的構(gòu)成及預(yù)支護(hù)原理和軟弱圍巖變形控制方法進(jìn)行了分析研究。(3)深入分析了管棚注漿加固機(jī)理及支護(hù)原理。分析了常用的邊坡穩(wěn)定性判定方法,提出了管棚支護(hù)下掌子面穩(wěn)定性評(píng)判方法。(4)將管棚視為彈性地基梁,建立了隧道管棚結(jié)構(gòu)單根鋼管的雙參數(shù)彈性地基梁模型(Pasternak模型),研究管棚的力學(xué)行為,推導(dǎo)出了管棚的撓度、轉(zhuǎn)角及內(nèi)力方程。利用Matlab編程程序,進(jìn)行了計(jì)算分析。同時(shí),基于對(duì)管棚力學(xué)行為的研究,對(duì)開挖步距、管棚間距、直徑、圍巖壓力、土體彈性系數(shù)等因素進(jìn)行了優(yōu)化分析。(5)利用MIDAS GTS NX有限元軟件,建立了梅源隧道施工過程三維數(shù)值模型。分析研究了隧道在有無管棚預(yù)支護(hù)工況下,隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況。研究表明施加管棚預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)后,能有效控制圍巖及噴射混凝土結(jié)構(gòu)變形,還能降低應(yīng)力。隨著隧道開挖,管棚預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)能很好的傳遞圍巖壓力。管棚預(yù)支護(hù)下的圍巖沉降曲線呈收斂狀態(tài)。(6)分析研究了管棚結(jié)構(gòu)是否注漿及注漿層厚度的改變等工況對(duì)圍巖和鋼管變形的影響。研究表明:管棚注漿后支護(hù)效應(yīng)明顯提升且管棚注漿層厚度存在一個(gè)合理范圍。
【圖文】：

圖 2.1 圍巖與支護(hù)共同作用圖圖 2.2 預(yù)支護(hù)原理的力—位移特征曲線示，隧道開挖前圍巖極限自承能力大于原始內(nèi)力，圍道的開挖是應(yīng)力釋放的過程，同時(shí)在各種開挖因素作用化，使圍巖極限自承力降低，低于原始內(nèi)力。

16圖 2.2 預(yù)支護(hù)原理的力—位移特征曲線 所示，，隧道開挖前圍巖極限自承能力大于原始內(nèi)力，圍道的開挖是應(yīng)力釋放的過程，同時(shí)在各種開挖因素作用化，使圍巖極限自承力降低，低于原始內(nèi)力。于隧道圍巖自穩(wěn)性差、自承力小，比如軟巖，應(yīng)使圍巖點(diǎn)）盡量接近 1 點(diǎn)。因?yàn)槭擒泿r，自承力不足，開挖后支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的抗力即采用剛性支護(hù)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承荷載盡可能大，從而控制圍巖變形，保護(hù)原巖應(yīng)力。于自穩(wěn)性好，自承力大的圍巖，比如硬巖，應(yīng)使圍巖與）盡量接近 3 點(diǎn)。采用柔性支護(hù)，使圍巖承受盡可能大體，同時(shí)容許圍巖有少量變形發(fā)生，釋放部分原巖應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.7

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本文編號(hào)：2589749