【摘 要】
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本文以某高地应力软岩隧道为研究背景,结合其变形状态及现场监测数据对该隧道变形规律进行分析总结,并根据理论计算对让压支护体系的相关参数进行预估计算;结合计算结果对让压装置进行设计优化并建立让压支护体系,与传统刚性支护体系的支护效果对比,从而讨论让压支护体系的支护特性,并对其相关参数进行敏感性分析。研究结果可对让压支护体系的建立提供设计参考。主要得出以下结论:(1)工程变形规律:从各监测点监测结果来看
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本文以某高地应力软岩隧道为研究背景,结合其变形状态及现场监测数据对该隧道变形规律进行分析总结,并根据理论计算对让压支护体系的相关参数进行预估计算;结合计算结果对让压装置进行设计优化并建立让压支护体系,与传统刚性支护体系的支护效果对比,从而讨论让压支护体系的支护特性,并对其相关参数进行敏感性分析。研究结果可对让压支护体系的建立提供设计参考。主要得出以下结论:(1)工程变形规律:从各监测点监测结果来看,水平方向上的边墙收敛值大于竖直方向上的拱顶下沉值,隧道处于完全偏压的不利状态,右侧围岩较左侧围岩松动严重,左右两侧围岩的松动程度大于隧道上下侧围岩,且松动圈轮廓形状不规则;(2)让压支护参数:通过提升初期支护的刚性,支护体系具有良好的变形控制效果,但所用钢拱架间距过小,而让压支护体系整个抗—让—抗过程中可使得围岩压力进一步释放,最终达到平衡状态。结合围岩受力特征、地应力及支护抗力情况对隧道变形量进行了预估,采用的环向预留变形量为251.33 mm,让压装置的工作阻力不大于453.12 k N;(3)让压装置优化:新型组合让压装置相较于初始模型峰值荷载基本不变,材料利用率提升4.18%,吸能让位过程中波动性减小19.69%;对称式金属薄壁圆管的能量演化原理计算的反力准确性良好,其中临界位置误差不大于6.25%,反力的相对误差不大于7.91%,总能量的相对误差为7.06%,且双层对称式金属薄壁圆管的让压特性相对最优;(4)让压支护效果:与传统刚性支护相比,让压装置的施设能够有效使得围岩塑性区、钢架应力、初支内力分布更为均匀,钢架塑性破坏区域减小40.57%以上;但在变形控制效果方面,各位置变形量有增加,但增幅均在20.08%以内;钢架吸收能量占比提升27.39%以上;随着钢架间距的增加,塑性区体积占比不断增加且轮廓更为规则,围岩各方向上的位移均有所增大但增幅不大于1.11%,钢架内力及钢架应力分布愈发离散,钢架屈服占比总体呈上升趋势。综合各方面支护效果,采用0.6 m的钢架间距进行设计分析;(5)支护体系优化:让压装置的引入能够使得该位置处的围岩塑性区厚度减小,因此让压装置应布置在塑性区厚度较大位置处;在让压装置的工作阻力及让位行程一定的情况下,仅对让压装置和进行位置上的改变对于围岩各方向上的位移影响不大;让压装置可使施设位置处初支的轴力降低,钢架位置处的内侧应力增加,外侧应力减小;对于该工程,在钢架拱顶、左右边墙及仰拱位置布置让压装置要优于在左右拱脚、左右拱腰位置处布置。
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