水平旋喷注浆超前加固机理及在隧道工程中的应用

摘要

随着我国交通事业的发展，出现了许多在软弱地层开挖的隧道，在施工过程中保证隧道和围岩的稳定性是施工成败的关键，因此必须采取一些超前加固处理措施来保证施工的顺利进行，而水平旋喷注浆超前加固就是一种比较好的处理方式。 本文为了更好的研究水平旋喷注浆超前加固的力学机理，在弹塑性力学范围内考虑自重应力推导出了圆孔扩张理论的应力和位移分布公式，进一步说明了其加固地层的本质。同时，本文结合地层结构模型，采用邓肯一张的非线性弹性本构模型，考虑了浅埋暗挖2种工法施工对隧道上部地表沉降的影响，利用ANSYS有限元软件，针对地铁隧道开挖方式不同对地表的影响进行了数值分析，得出了一定规律性和有益的结论。 本文在综合分析水平旋喷注浆加固机理的基础上，结合具体隧道工程，采用理论分析、数值计算和现场实测等研究手段，得到了水平旋喷注浆超前加固对开挖隧道的影响，重点分析了地表、拱顶和仰拱处的位移变化，同时也研究了水平旋喷注浆超前加固对周围土的非线性变形的塑性区域和隧道结构内力的影响。 以上研究基本阐明了城市浅埋暗挖隧道工程中，采用水平旋喷注浆加固预支护技术所面临的主要技术问题，对该技术进一步的研究和推广应用具有参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1引言

1.2水平旋喷注浆技术研究的目的和意义

1.2.1水平旋喷注浆技术研究的目的

1.2.2水平旋喷注浆技术研究的意义

1.3国内外研究现状分析

1.3.1问题的提出

1.3.2国外水平旋喷注浆加固技术的研究现状

1.3.3我国水平旋喷注浆加固技术的研究和应用现状

1.3.4水平旋喷桩的数值模型

1.4目前研究存在的问题

1.5本文主要研究内容与研究方法

2水平旋喷注浆成柱作用机理

2.1高压喷射流的构造和特性

2.1.1高压喷射流的构造

2.1.2高压喷射流的压力衰减

2.1.3高压喷射流的基本特性

2.1.4高压喷射流的流态

2.2高压喷射注浆法加固地基基本原理

2.2.1加固地基的原理

2.2.2加固土的基本性状

2.3本章小结

3水平旋喷注浆的作用机理和力学分析

3.1引言

3.2水平旋喷注浆超前加固力学等效模型

3.3考虑自重应力条件下的圆孔扩张理论

3.4本章小结

4隧道不同开挖方法对地表变形的影响

4.1引言

4.2二维模型的建立及参数选取

4.2.1计算模型的建立

4.2.2土体本构模型

4.2.3材料参数选取

4.3计算结果和分析

4.3.1第一种开挖方式

4.3.2第二种开挖方式

4.3.3计算结果分析—隧道上方地表沉降曲线

4.3.4计算结果分析

4.4结论

5水平旋喷超前加固数值模拟与实例分析

5.1工程介绍

5.2超前加固方案数值模拟

5.2.1不做任何超前加固情况

5.2.2施做水泥旋喷桩

5.2.3计算结果的分析比较

5.3实际施工效果与数值模拟比较

5.4本章小结

6水平旋喷注浆超前加固应用实例

6.1引言

6.2工程实例

6.2.1水平旋喷注浆超前加固在草桥热力外线隧道暗挖中的应用

6.2.2水平旋喷注浆超前加固在北京地铁5号线工程中的应用

6.3水平旋喷注浆超前加固在隧道工程中应用总结

7主要结论与展望

7.1主要结论

7.2展望

参考文献

作者简历