山岭隧道支护组合形式优化研究

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现阶段对于山岭隧道支护,其支护理念及支护形式已经大体构成了一套完整的支护系统,可以被熟练地运用于隧道的建设之中。但由于地下工程条件的复杂性,山岭隧道支护形式仍存在很多可以优化的空间。论文以隧道稳定性分析作为研究切入点,以文献调研、数值计算和现场试验作为研究手段,获得了以下几个方面的研究成果:(1)应用FLAC 3D有限差分软件,采用强度折减法计算获得安全系数随隧道埋深的变化情况,从而确定隧道裸洞能够自稳的埋深范围(H1≤H<H2)。并以蒙华铁路山岭隧道作为研究对象,给出了蒙华铁路单双线隧道裸洞能够自稳的埋深范围。(2)对于处在裸洞能够自稳埋深范围的隧道进行支护时所需解决的主要的问题应是局部块体或破碎体的稳定问题,选配柔性支护即可使得隧道稳定。(3)对于处在裸洞能够自稳埋深范围的岩质和土质隧道,锚杆可对隧道周边围岩存在的破碎部分(几何不稳定体)起到一定的支护作用,但并未呈现明显的坍落拱式受力形态,且其受力不大;钢架和喷射砼受力基本表现为受压,存在局部位置钢架和喷射砼对其材料性能应用较明显,但大部分位置未充分发挥其材料性能;岩质隧道围岩压力普遍小于坍落拱式受力形态下的围岩压力,而土质隧道围岩压力普遍大于坍落拱式受力形态下的围岩压力;结合隧道的位移监测,隧道周边围岩均向隧道净空侧变形,与钢架和喷射砼受压为主的受力模式相符。因此,隧道支护主要承受周边围岩的形变压力,在支护设计方面应注重应对支护结构的压剪破坏。(4)对于处在裸洞能够自稳埋深范围且稳定性良好的岩质隧道,轻型衬砌的支护组合形式是合理可行的。对于处在裸洞能够自稳埋深范围的岩质隧道,取消系统锚杆或取消格栅钢架的支护组合形式均是合理可行的,但考虑当前锚杆施作技术及施工质量等问题,选择取消系统锚杆的支护组合形式是更合适的。对于处在裸洞能够自稳埋深范围的土质隧道,取消系统锚杆的支护组合形式是合理可行的。
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