软岩偏压双连拱隧道管棚预支护参数研究

摘要

长管棚作为隧道辅助支护技术，在穿越复杂地层时被广泛采用，在隧道支护技术中已是一种成熟作法。然而，长管棚作用机理缺乏必要的理论研究，对于长管棚的直径、间距、搭接长度等参数的选择，目前主要还是依靠经验。 本文基于大量的文献和广泛的实践，借助实测资料，利用FLAC3D数值模拟研究手段，对复杂地质条件下偏压双连拱隧道管棚参数进行了系统深入研究，并在实际工程中进行了应用，取得了以下研究成果。 1、总结分析前人对管棚作用机理方面的研究成果，从中选择了比较优越合理的力学模型和作用机理，在此基础上提出复杂地质条件下偏压双连拱隧道管棚参数的确定方法。 2、本文的重点是偏压双连拱隧道开挖中管棚预支护参数分析。采用FLAC程序，分别从钢管环向间距、钢管直径、管棚在围岩中的剩余长度、管棚力学模型、开挖进尺和开挖台阶长度几个方面讨论对于管棚支护效果的影响，并分析了各影响因素与管棚预支护作用的相互关系。 3、利用FLAC程序对富溪偏压双连拱隧道进行模拟计算，分析了管棚预支护作用效果，并对设计参数与优化参数下计算结果作比较，进一步论证了管棚参数对支护作用的影响。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1绪论

1.1引言

1.2超前预支护加固技术的分类[32-50]

1.2.1超前锚杆

1.2.2超前小导管

1.2.3水平旋喷注浆

1.2.4机械预切糟法

1.2.5预衬砌法

1.2.6超前管棚法

1.3管棚在国内外施工中的应用实例

1.4研究现状分析

1.4.1问题的提出

1.4.2地层预加固参数研究

1.5本文的研究目标、研究内容及方法

1.5.1研究目标

1.5.2研究内容

1.5.3研究思路与方法

2管棚设计和施工方法概论

2.1管棚的用途

2.2管棚的形状

2.3管棚的设计方法

2.3.1管棚的适用条件及施工范围的确定

2.3.2钢管类型

2.3.3钢管间距

2.4管棚的施工工艺

2.4.1管棚施工计划

2.4.2水平钻孔及打入钢管

2.4.3钢管周围地层注浆

2.4.4钻孔及注桨应注意的几个问题

2.4.5隧道开挖

2.5本章小结

3管棚支护作用机理

3.1管棚预支护原理分析

3.1.1管棚支护结构的特点

3.1.2管棚支护作用原理分析

3.2管棚的作用机理

3.2.1管棚支护结构的受力与计算

3.2.2管棚的加固作用机理

3.3超前管棚结构力学模型的建立

3.3.1基本观点

3.3.2力学模型的建立

3.4本章小结

4偏压双连拱隧道管棚预支护参数分析

4.1概述

4.2 FLAC中管棚力学模型的实现及参数的选取

4.2.1管棚力学模型的实现

4.2.2管棚注浆效果的实现

4.2.3管棚参数的选取

4.3偏压双连拱隧道管棚参数分析

4.3.1偏压双连拱隧道的计算模型及参数

4.3.2钢管环向间距对支护效果的影响

4.3.3管棚钢管直径对支护效果的的影响

4.3.4管棚在围岩中剩余长度的影响

4.3.5管棚力学模型对支护效果的的影响

4.3.6开挖进尺对管棚支护效果的的影响

4.3.7台阶长度对管棚支护效果的影响

4.4本章小结

5富溪隧道管棚数值模拟

5.1富溪隧道工程概况

5.1.1地质概况

5.1.2设计施工方案

5.2计算模型和计算参数

5.2.1计算模型

5.2.2计算参数

5.3富溪隧道管棚数值计算结果分析

5.3.1管棚支护效果分析

5.3.2管棚设计参数与优化参数计算结果的比较

5.3.3有限元计算结果与实测数据比较

5.4本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献