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          圍巖位移、h型鋼應力演化規律

          【作者: 來源: 日期:2020/9/21 21:15:42 人氣:0

          圍巖控制效果得到驗證。目前針對超大斷面隧道軟弱圍巖約束混凝土控制技術的研究國內外處于起步階段,h型鋼地下工程約束混凝土高強支護技術在深部復雜條件礦山等工程中得到應用.此背景下,本文主要進行了以下的研究工作,并取得了相關有益結論。1超大斷面隧道施工過程變形破壞及控制機制模型試驗研究基于龍鼎隧道現場工程地質條件,進行了超大斷面隧道CRD開挖方法下施工過程地質力學模型對比試驗,分析了有無高強支護條件下圍巖位移、h型鋼應力演化規律,支護構件受力特性,揭示了超大斷面隧道施工過程中圍巖變形破壞機制與圍巖控制機制,驗證了理論分析和數值計算的正確性,為超大斷面隧道高強初期支護設計和施工安全提供了依據。①隧道施工過程中,原巖應力不斷釋放,拱頂豎向應力整體呈現不斷減小的趨勢;掌子面的開挖擾動范圍約為1.1倍洞徑左右;相同開挖斷面上不同部位的應力變化過程不同步,拱頂一般最早出現應力釋放;右洞、左洞開挖完成后高強支護與無支護條件下的拱頂應力釋放率分別為87.2%81.7%和94.7%94.5%,高強支護對巖體應力釋放產生了一定的抑制作用,有利于控制圍巖變形。②模型內部測點位移呈現類似階梯狀變化,CRD開挖工法下開挖前期出現雙點階梯狀突增現象,后期隨著監測斷面遠離掌子面,這一現象基本消失。高強支護比無支護條件下左、右拱頂近點位移分別減少了32.834.5%,遠點位移分別減少了59.3%50.0%,小凈距分別減少了31.3%36.8%,高強支護條件下圍巖位移整體低于無支護條件,對圍巖控制效果明顯。

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            h型鋼拱架整體受壓,呈非對稱分布狀態,開挖擾動范圍內,不同部位測點應力增加幅度與規律差異較大。遠離擾動范圍后,各測點僅是受力增加,整體分布形態基本保持不變;受右洞先期開挖對小凈距一側巖體造成的擾動影響,左洞拱架受力分布非對稱特征更加明顯,受力主要集中在小凈距一側。采用了帶有集磁器結構的電磁脈沖裝置對鋁合金管與h型鋼的連接成形進行研究。采用數值模擬和實驗相結合的方法探索了集磁器所開縫隙及其寬度對于磁場力分布的影響。對接頭處外管均勻性和連接強度的研究結果表明:放電電壓越大,接頭處外管均勻性越好、連接強度越大;兩連接管間間隙越大,接頭處外管均勻性越差、連接強度先變大后變小。并應用整體均勻性判據方法獲得了既滿足均勻性要求又能達到一定連接強度的合理管件間間隙為1.5mm近年來,國交通隧道建設取得了前所未有的發展,并已成為世界隧道及地下工程建設規模和建設速度第一大國。隨著隧道建設規模和速度的迅猛發展,建設過程中所規劃的隧道難免要穿過高應力、軟弱破碎等復雜條件地層,同時日益增長的交通流量對雙向八車道等跨度更大的超大斷面隧道需求劇增。一大批具有“大斷面、高應力、長洞線、極軟弱”等特點的隧道即將在復雜地質條件下修建。設計和施工規范對此類復雜條件超大斷面隧道規定不足,圍巖施工過程變形破壞機理缺乏明確,傳統支護方式不能適應現實需要等問題導致該類隧道的安全及穩定問題突出,超大斷面隧道軟弱圍巖破壞控制機理及支護技術亟待進行深入研究。



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