软弱围岩隧道中空注浆锚杆支护效应研究

发布时间：2022-02-22 22:36

　　普通砂浆锚杆在软弱围岩隧道中虽然可以起到支护作用,但经常会遇到锚固力不足、围岩变形不易控制等问题。将普通砂浆锚杆替换成中空注浆锚杆,可以解决锚固力不足的问题,而且杆体兼具注浆管的作用,提升对软弱围岩的支护效果。目前对于中空注浆锚杆的系统性研究较少,理论分析和应用研究还需深入,从工程背景和实际开挖方式角度研究中空注浆锚杆对隧道的影响还有待丰富。本文将对中空注浆锚杆的支护特性进行研究,通过有限差分软件FLAC3D对依托隧道工程进行模拟分析支护效果,分析了中空注浆锚杆的力学模型、中空注浆锚杆的种类、中空锚杆支护机理以及中空注浆锚杆注浆效果的影响因素,研究表明:（1）在V级围岩条件下,埋深为7.33～13.77m时,中空注浆锚杆对拱顶的支护效果良好,控制最大拱顶沉降不超过8mm,拱顶锚杆轴力分布在150～200kN之间;中空注浆锚杆在侧墙的支护中,位移较小,轴力值不高,没能充分发挥支护效果。中空注浆锚杆对原有地层的加固效果良好,地表沉降可控制不超过2mm。（2）在V级围岩条件下,埋深为7.33～13.77m时,中空注浆锚杆相比普通砂浆锚杆,具有更低的拱顶沉降和地表沉降,可降低约50%的变形值,... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题依据及研究意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 注浆锚杆国内外研究现状
        1.2.1 锚杆支护理论研究现状
        1.2.2 中空注浆锚杆及应用研究现状
        1.2.3 研究中存在的问题
    1.3 本文主要研究内容和技术路线
        1.3.1 本文的研究内容
        1.3.2 本文的研究方案
        1.3.3 本文的研究技术路线
    1.4 本课题预期达到的目标
2 中空注浆锚杆力学性能及支护理论研究
    2.1 中空注浆锚杆的类别及特点
        2.1.1 中空注浆锚杆的概念
        2.1.2 中空注浆锚杆适用范围
        2.1.3 中空注浆锚杆优点
    2.2 在中空注浆锚杆工作原理及优势
    2.3 中空注浆锚杆的受力分析
        2.3.1 中空注浆锚杆的力学模型
        2.3.2 中空注浆锚杆抗拔力计算公式
        2.3.3 锚杆剪应力分布特征
        2.3.4 中空注浆锚杆理论的参数分析
    2.4 中空注浆锚杆锚固机理研究
        2.4.1 从莫尔库伦屈服准则分析锚固机理
        2.4.2 注浆锚杆提高围岩力学参数机理分析
    2.5 中空注浆锚杆支护效果的影响因素
        2.5.1 注浆配比
        2.5.2 注浆压力
        2.5.3 锚杆钢材特性
        2.5.4 围岩破碎程度与岩体空隙率
    2.6 本章小节
3 中空注浆锚杆在软弱围岩隧道的应用研究
    3.1 工程背景
        3.1.1 工程概况
        3.1.2 隧道工程地质
        3.1.3 工程支护方案
        3.1.4 数值模拟基础理论
        3.1.5 模拟参数选取
        3.1.6 模型建立
        3.1.7 隧道开挖步骤
    3.2 明洞、洞门及明洞开挖模拟结果
        3.2.1 变形规律特点
        3.2.2 塑性区分布特点
    3.3 隧道进洞开挖模拟结果
        3.3.1 拱顶沉降结果与分析
        3.3.2 中空注浆锚杆的位移和受力特点分析
        3.3.3 开挖上拱部达到设计长度时拱顶沉降变化
    3.4 隧道穿越断层带的模拟结果
        3.4.1 隧道穿越断层带的拱顶沉降特点
        3.4.2 隧道穿越断层带的周边收敛分析
        3.4.3 中空注浆锚杆轴力分布规律
        3.4.4 中空注浆锚杆位移分布规律
        3.4.5 围岩竖向压力分布情况
    3.5 中空注浆锚杆与普通砂浆锚杆的支护效果对比分析
        3.5.1 拱顶沉降对比分析
        3.5.2 进洞处地表沉降对比分析
    3.6 本章小节
4 隧道监测方案及监测与模拟对比分析
    4.1 地表沉降监测
        4.1.1 隧道地表沉降监测方案
        4.1.2 监测地表沉降与模拟地表沉降对比
    4.2 拱顶沉降监测
        4.2.1 隧道拱顶沉降监测方案
        4.2.2 拱顶沉降监测值与模拟值对比分析
    4.3 周边收敛监测
        4.3.1 周边收敛监测方案
        4.3.2 周边收敛监测值与模拟值对比分析
    4.4 本章小结
5 中空注浆锚杆在隧道中的支护参数研究
    5.1 模拟模型
        5.1.1 模型建立
        5.1.2 模型参数
        5.1.3 开挖步骤与分析指标
    5.2 锚杆长度对支护效果的作用分析
        5.2.1 不同锚杆长度下,拱顶锚杆轴力
        5.2.2 不同锚杆长度下,拱顶沉降
    5.3 纵向布设排距对支护效果的作用分析
        5.3.1 不同纵向锚杆排距下,拱顶锚杆轴力
        5.3.2 不同纵向锚杆排距下,拱顶沉降
    5.4 每排锚杆布设密度对支护效果的作用分析
        5.4.1 不同横向锚杆间距下,拱顶沉降
        5.4.2 不同横向锚杆间距下,拱顶锚杆轴力
    5.5 锚杆直径对支护效果的作用分析
        5.5.1 拱顶沉降
        5.5.2 拱顶锚杆轴力
    5.6 本章小节
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3640318