黄土隧道支护方法对其稳定性影响研究
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摘要
在黄土隧道施工过程中,黄土作为一种特殊的土质,关键在于隧道开挖过程中如何确保围岩的稳定性,围岩的稳定主要通过施工中的加固措施予以保证。采用不同的围岩加固措施,会对围岩的稳定产生不同的效果及影响。选择合适有效的围岩加固措施,对于黄土隧道的建设有着重要的意义。
本文依托豫西三淅高速公路的函谷关黄土隧道为研究对象,基于大型通用有限元软件ABAQUS平台,结合工程实例,分析了围岩加固措施在黄土隧道施工中的应用,研究了加固措施对围岩稳定性的影响,本文主要研究内容及研究结论如下：
(1)根据管棚超前支护的特性,模拟计算分析了,在控制围岩一定变形量的情况下,管棚施作长度与土体埋深的关系。
(2)模拟分析了系统锚杆在隧道不同位置的作用,结果表明拱顶处的锚杆对于控制围岩变形量作用明显,拱腰处的锚杆有一定的作用,而拱脚处的锚杆作用不明显。
(3)计算分析了仰拱布设对隧道的影响范围,确定了仰拱布设距离掌子面的理论有效值,以保证仰拱掌握好的布设时机。
(4)对比分析不同的隧道开挖方法,选择了比较典型几种隧道开挖方法进行模拟分析,得出了CD工法为黄土隧道合理的开挖方法。
(5)以工程实例中监控量测的数据为依据,分别对实际工程和最有效的围岩加固措施进行对比,结果表明,本文研究的围岩加固措施的有机组合适用于黄土隧道围岩加固。
In loess tunnel construction process, as a special kind of loess soil, the key is to ensure the stability of surrounding rocks in the process of tunnel excavation, the stability of surrounding rock mainly get through reinforcement measures in the construction to guarantee. Using different surrounding rock reinforcement measures will be the stability of surrounding rock to produce different effect and influence. Chooseing the right and effective of the surrounding rock reinforcement measures has important significance for the construction of the loess tunnel.
This paper is based on the western sanxi highway hanguguan loess tunnel as the research object, the universal finite element method is based on large ABAQUS software platform,and combined with the engineering practice, this paper analyzes the surrounding rock reinforcement measures in the loess tunnel construction of the application,and study reinforcement measures impact the stability of surrounding rock, In the paper the content of study and the conclusions are as follows:
(1)Getting the relationship between the length of pipe-shed and the buried depth of soil according to the characteristics of pipe-shed construction.
(2)By researching the simulation analysis system anchor rod in different locations of the tunnel effect, the results show that in the control of the dome for surrounding rock mass deformation obviously, arch waist place of the anchor has certain effect, and the arch feet does not play a signifieant role.
(3)Calculating and analyzing the action range of inverted arch according to its construction characteristics,and getting the actual action range of inverted arch in loes-s tunnelby. ANSYS.
(4)Choosing several typical methods from many different tunnel excavation methods to simulate and analyse the application objects,and get the reasonable loess tunnel excavation method is the center diagram method.
(5)Making data measured in practical application for reference, comparatively analyzing the actual project and most effective surrounding rock reinforcing means,and getting the conclusion that the new reinforcing means that are the organic combinations of these reinforcing means mentioned before whether suit loess tunnel.
本文依托豫西三淅高速公路的函谷关黄土隧道为研究对象,基于大型通用有限元软件ABAQUS平台,结合工程实例,分析了围岩加固措施在黄土隧道施工中的应用,研究了加固措施对围岩稳定性的影响,本文主要研究内容及研究结论如下：
(1)根据管棚超前支护的特性,模拟计算分析了,在控制围岩一定变形量的情况下,管棚施作长度与土体埋深的关系。
(2)模拟分析了系统锚杆在隧道不同位置的作用,结果表明拱顶处的锚杆对于控制围岩变形量作用明显,拱腰处的锚杆有一定的作用,而拱脚处的锚杆作用不明显。
(3)计算分析了仰拱布设对隧道的影响范围,确定了仰拱布设距离掌子面的理论有效值,以保证仰拱掌握好的布设时机。
(4)对比分析不同的隧道开挖方法,选择了比较典型几种隧道开挖方法进行模拟分析,得出了CD工法为黄土隧道合理的开挖方法。
(5)以工程实例中监控量测的数据为依据,分别对实际工程和最有效的围岩加固措施进行对比,结果表明,本文研究的围岩加固措施的有机组合适用于黄土隧道围岩加固。
In loess tunnel construction process, as a special kind of loess soil, the key is to ensure the stability of surrounding rocks in the process of tunnel excavation, the stability of surrounding rock mainly get through reinforcement measures in the construction to guarantee. Using different surrounding rock reinforcement measures will be the stability of surrounding rock to produce different effect and influence. Chooseing the right and effective of the surrounding rock reinforcement measures has important significance for the construction of the loess tunnel.
This paper is based on the western sanxi highway hanguguan loess tunnel as the research object, the universal finite element method is based on large ABAQUS software platform,and combined with the engineering practice, this paper analyzes the surrounding rock reinforcement measures in the loess tunnel construction of the application,and study reinforcement measures impact the stability of surrounding rock, In the paper the content of study and the conclusions are as follows:
(1)Getting the relationship between the length of pipe-shed and the buried depth of soil according to the characteristics of pipe-shed construction.
(2)By researching the simulation analysis system anchor rod in different locations of the tunnel effect, the results show that in the control of the dome for surrounding rock mass deformation obviously, arch waist place of the anchor has certain effect, and the arch feet does not play a signifieant role.
(3)Calculating and analyzing the action range of inverted arch according to its construction characteristics,and getting the actual action range of inverted arch in loes-s tunnelby. ANSYS.
(4)Choosing several typical methods from many different tunnel excavation methods to simulate and analyse the application objects,and get the reasonable loess tunnel excavation method is the center diagram method.
(5)Making data measured in practical application for reference, comparatively analyzing the actual project and most effective surrounding rock reinforcing means,and getting the conclusion that the new reinforcing means that are the organic combinations of these reinforcing means mentioned before whether suit loess tunnel.
引文
[1]任尚强.大跨度隧道洞口浅埋段工法探讨及应用[J],地下空间与工程学报,2008,05.
[2]黄伟钊.大断面软弱围岩隧道三台阶法施工[J],筑路机械与施工机械化,2008,05.
[3]易国华.软岩大跨度隧道台阶法施工力学特性分析及应用[J],铁道标准设计,2008,10.
[4]丁维利.大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术[J],铁道标准设计,2007,SI.
[5]高玉芳.师家沟隧道预留核心土台阶法施工技术[J],山西建筑,2008,34(15).
[6]揭选松.软弱围岩大断面公路隧道施工技术[J],黑龙江交通科技,2008,31(1).
[7]文益民.论CRD法和三台阶法在客运专线大断面隧道开挖中的应用[J],科技咨询导报,2007,17.
[8]代刚.富水软岩大断面隧道三台阶法施工技术[J],四川建筑,2006,26.
[9]孔德岩.隧道浅埋段开挖及支护施工技术[J],浙江建筑,2006,23(04).
[10]闰红江.软土隧道施工技术,隧道建设,2005,25(z1).
[11]孟庆誉,李太安.三车道公路隧道进洞处理及台阶法开挖掘进[J],公路,2005,10.
[12]徐林生.财神梁隧道台阶法开挖施工数值模拟研究[J],重庆交通大学学报(自然科学版),2008,27[04).
[13-]王震.长冲隧道台阶法施工的现场监控量测[J],公路隧道,2008,01.
[14]关宝树,杨其新,地下工程管棚法[M],西南交通大学,1996：(8).
[15]关宝树,隧道工程的理论与实践[M],西南交通大学,1990.
[16]关宝树,隧道工程力学原理[M],西南交通大学,1993.
[17]关宝树,隧道力学通俗讲座[M],西南交通大学,1994
[18]关宝树,隧道及地下工程专题技术——辅助工法概论[M],西南交通大学,199811.
[19]钟新樵,隧道及地下工程专题技术——地下工程浅埋暗挖法[M],西南交通大学,1998.
[20]关宝树,新奥法与地铁施工,匮南交通大学[M],1993.
[21]樱木武著,关宝树.麦倜曾译,隧道力学[J],中国铁道出版社,1983.
[22]江波.扁平大断面高速公路隧道系统锚杆支护作用机理分析[D][硕士学位论文].北京：北京交通大学,2007.
[23][美]JC.施坦库斯等.锚杆支护新进展[J].中国煤炭,1997(2).
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[25]林崇德,赵歌今.困难条件下煤巷锚杆支护技术[J].中国煤炭,1997,23(6).
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[27]林超.隧道信息化施工监控量测及监控数据回归分析[J].山西建筑.2010(18).
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[29]尚海松,李春林,沈维.浅埋偏压段隧道信息化施工监控量测技术及预报信息系统研究[J].隧道建设.2009(06).
[30]王胜涛,梁小勇,周亦涛.隧道监控量测的数据回归分析探讨[J].隧道建设.2009(06).
[31]包太,言志信,刘新荣.有理函数在隧道监测数据回归分析中的应用[J].地下空间与工程学报.2009(05).
[32]孟陆波,李天斌.鹧鸪山隧道监控量测计算机辅助分析[J].工程地质计算机应用.2008(03).
[33]张倬元等编著.工程地质分析原理[M].地质出版社,1994：45-66.
[34]陈子荫编著.围岩力学分析中的解析方法[M].煤炭工业出版社,1994：52-79.
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[36]重庆交通科研设计院主编.公路隧道设计规范[M].人民交通出版社,2004：22-103.
[37]孙钧著.地下工程设计理论与实践[M].上海科学技术出版社,1996：45-66.
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[48]陈力华,林志,李星平,王建华.隧道工程中锚杆的功效研究[J].公路隧道.2011(01).
[49]陈建勋,杨善胜,罗彦斌,王梦恕.软弱围岩隧道取消系统锚杆的现场试验研究[J].岩土力学.2011(01).
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[52]周佳媚,高波,李志业.TBM施工隧道仰拱预制块的力学特性研究[J].岩土力学.2004(12).
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[55]赵子荣,刘艳青.软弱围岩铁路隧道仰拱作用的试验研究[A].中国土木工程学会隧道及地下工程学会第八届年会论文集[C].1994.
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[58]辜建军.超大断面隧道开挖方法[J].科技风.2010(05).
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[61]段慧玲,张林.大跨度公路隧道合理开挖方法对比研究[J].土木工程学报.2009(09).
[62]王国欣,肖龙鸽,王玉岭.城市浅埋超大断面隧道的开挖方法探讨[J].隧道建设.2009(06).
[2]黄伟钊.大断面软弱围岩隧道三台阶法施工[J],筑路机械与施工机械化,2008,05.
[3]易国华.软岩大跨度隧道台阶法施工力学特性分析及应用[J],铁道标准设计,2008,10.
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