深部隧道支护系统稳定性数值分析

结合工程实际,利用数值模拟软件FLAC3D模拟了深部隧道围岩无支护,锚杆支护,锚杆、锚索组合支护,锚杆、锚索、衬砌组合支护加固隧道的效果,结果表明加固效果最好的是锚杆、锚索、衬砌组合支护。     

隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术研究

基于长短锚杆组合支护理论,提出了一种隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术,该技术可提高支护结构的整体抗力,有利于缩小围岩塑性区半径,增加锚杆处于稳定围岩区的长度。为进一步研究锚钉和锚杆的组合长度,将隧道围岩划分为A、B和C三区,并把锚杆作用在围岩体内的剪应力简化为环向边界应力,运用厚壁圆筒弹塑性理论推导了锚钉和锚杆组合长度计算式。实例分析表明,0.8m(锚钉)和3.8m(锚杆)的组合长度可以使隧道塑性区半径降低28%,锚固盲区减小88.8%。可见,在隧道长短锚杆组合支护理论中,该计算方法对围岩锚固体长度参数设计有一定指导意义。     

软岩小净距隧道中夹岩柱分区及加固方法研究

中夹岩柱是软岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位。结合具体工程,提出对中夹岩柱进行区域划分,针对软弱围岩,采用二维有限元计算方法,对中夹岩柱预应力锚杆及注浆加固、中岩墙预应力锚杆加固和中夹岩柱不同加固组合方式进行了研究。数值计算结果表明:在中夹岩柱各区加固中,中岩墙加固是最重要的,对其进行加固,可以减小隧道变形,提高围岩稳定性,改善支护结构的力学状态;各种加固方法对于不同级别的围岩其加固效果不同,在软弱围岩中,注浆加固比对拉锚杆或预应力锚杆效果更显著;加固参数应根据围岩级别、净距大小、中夹岩柱加固组合方式等综合确定,围岩越差,净距越小,则注浆参数应提高越大。     

预加固措施对隧道开挖稳定性的影响研究

 以厦门海底隧道陆域段为工程背景,通过模型试验研究注浆、小导管、正面锚杆及其组合措施对该段土质围岩的未支护段破坏模式和掌子面破坏模式的加固效果,分别从围岩破坏荷载、围岩位移和初期支护安全性3个方面分析预加固措施对隧道稳定性的影响。研究表明：单个措施比组合措施的控制效果差,同时单个控制措施与围岩类型存在适应性;对单个措施控制围岩破坏程度而言,注浆比小导管和正面锚杆好;正面锚杆对地中位移影响不明显,但对掌子面位移控制效果比小导管好;初期支护的轴力和安全系数的变化规律与预加固措施控制效果有关,而最大弯矩的位置与破坏模式有关。     

岩石和锚杆组合材料力学性能的模拟试验研究

本文应用模拟方法研究非预应力砂浆锚杆的支护机理,研究了岩石和锚杆组合材料在单轴和三轴压缩情形下的变形特性和强度特性。试验结果表明:锚杆影响区域内围岩具有正交异性特性。在锚杆沿着试件的轴线方向时,围岩的弹性模量随着锚杆含钢率的增加而增大,围岩强度的提高主要是内摩擦角φ值增加,而此时粘结力C几乎没有变化。     

软岩隧道玻纤锚杆预加固掌子面的稳定性分析

本文研究了玻璃纤维锚杆控制围岩变形的效果。玻璃纤维锚杆作为一种新型的掌子面加固技术,可以很好的控制围岩变形,提高围岩的稳定性。为了研究玻纤锚杆的作用效果,本文结合兰渝铁路桃树坪隧道,采用数值模拟方法对掌子面不同加固方式对地层变形的影响进行模拟,并分析了玻纤锚杆不同参数对掌子面稳定性的影响,结果表明：(1)玻纤锚杆可以提高掌子面前方围岩的物理力学参数,从而提高施工的安全性|(2)施做玻璃纤维锚杆可以减少40%以上的掌子面挤出变形|(3)玻纤锚杆的作用效果与设计参数密切相关,采用锚杆密度0.75根/m2,锚杆长度14m时,控制变形的效果最好。     

地下洞室隐式锚杆柱单元的三维弹塑性有限元分析

本义根据地下洞室锚杆与围岩固结联合作用机理,提出了一种锚杆与其周围固结岩体组合形成的隐式锚杆柱单元。因为该单元隐埋在岩体有限单元中,因此有限元网络划分不受锚杆布置的影响,便于不同布锚方式的研究计算,大大加快了锚杆有限元计算的速度。对某地下工程实例的分析,证明这种计算模式充分反映了锚杆支护对于围岩稳定的支护效应。     

新型钉式双锚头压环锚杆锚固机理及工程应用

提出一种新型钉式双锚头压环锚杆，此种锚杆通过双锚头来提高锚固力，即：第一锚头起导向作用，第二锚头与围岩作用，提高锚杆的锚固力，在软岩中第一锚头有直接锚固作用。通过调整压环与锚头之间的距离来确定锚杆的锚固长度。还介绍了此种锚杆的技术参数，并与砂浆锚杆与管缝锚杆进行试验对比，发现钉式双锚头压环锚杆具有锚固力大，后期锚固可靠。锚杆受力后移出量小，能有效地加固围岩，阻止围岩变形，且安装打设迅速，并可立即承载，锚杆各部位结构设计合理，功能齐全，适应性强等特点。通过在大雁局三矿现场应用表明，其现场应用效果较好。     

锚杆参数对围岩稳定性影响的数值分析

结合强度折减法对隧道开挖过程中围岩稳定性进行模拟分析,研究了随着折减系数的变化,隧道围岩塑性区的变化情况。对于不同的工况,通过对锚杆参数(锚杆长度、锚杆间距和锚杆直径)的模拟比较,得出锚杆长度对改善围岩稳定性效果最明显,其次是锚杆间距,最后是锚杆直径。结合后云台山隧道工程实例,分析后云台山隧道开挖后围岩稳定性变化,其稳定性良好,满足施工要求。     

小净距隧道中夹岩加固技术研究

中夹岩的稳定是小净距隧道建设成功的关键。而小导管注浆、系统锚杆及水平贯通预应力锚杆是应用最为广泛的3种中夹岩加固技术,并在实践工程中得到有效验证。中夹岩加固技术主要通过提高围岩力学参数与改变力学状态等发挥加固作用。小导管注浆多适用于低类别围岩;高类别围岩中采用系统锚杆较为合理;水平贯通预应力锚杆及其组合加固方法适用于各类别围岩。     

联合支护体系在工程中的应用

结合具体的工程实例，介绍了钢筋混凝土灌注桩、喷浆桩与预应力锚杆、粉喷桩止水帷幕联合支护的设计、施工方案。指出临汾地区深基坑支护和锚固法的经验数据尚待积累，以期得到经济技术指标良好的设计与施工方案。     

新型伞状抗拔锚的制作及其试验研究

 针对传统锚杆的不足,结合带扩大头桩锚的优点,设计出一种新型伞状抗拔装置,该装置主要由伞状锚头(可在土层中张开)和张拉锚索组成,在制作成型的基础上对其进行3组拉拔试验,其中2组用于比较伞状锚在锚头处灌浆与无浆的承载性能,1组用于比较其与竖直抗拔桩的承载性能。试验结果表明,新型伞状锚的抗拔性能要优于传统的竖直抗拔桩,且锚头灌浆伞状锚的抗拔性能最好。结合试验过程进一步对伞状锚的受力机制展开研究,结果表明,伞状锚的抗拔力主要来源于锚头兜住的土柱重力和兜住土体与未兜住土体之间的剪切摩擦两部分,由此提出伞状锚极限承载力特征值的估算公式,从而为伞状锚的工程应用奠定基础。     

新型伞状抗拔锚的室内试验及研究

针对传统锚杆的不足,设计出一种新型伞状抗拔装置,并制作出模型对其展开拉拔试验。试验包括锚头无灌浆和灌浆的伞状锚拉拔试验两组以及一组用于对比的竖直抗拔桩拉拔试验。试验结果表明:新型伞状锚的抗拔性能要优于传统的竖直抗拔桩,且锚头灌浆伞状锚的抗拔性能最好。在此基础上运用有限元软件模拟试验过程,验证了模型试验的可靠性。通过对其受力机理的研究,指出伞状锚主要依靠锚头兜住的土体重量以及兜住土体与未兜住土体之间的抗剪强度来提供抗拔力,并据此提出伞状锚的极限承载力特征值估算公式,为伞状锚的工程应用奠定了基础。     

土层锚杆与管井降水技术在基坑工程中的应用

结合具体的工程实例，介绍了基坑支护和地下水控制方案，详细阐述了在高水位地层环境复杂的深基坑工程中采用土层锚杆与管井降水相结合的基坑综合支护治水方案，取得了较好的效果。     

涨壳式预应力中空锚杆支护效果及注浆工艺改进研究

为了研究涨壳式预应力中空锚杆对深埋隧道的支护效果,并对现有注浆工艺提出改进措施,依托中兰铁路香山隧道工程,采用有限差分数值分析软件FLAC3D,对比分析了普通砂浆锚杆和涨壳式预应力中空锚杆支护作用下的隧道围岩变形及应力状态变化情况; 开展现场锚固试验研究,分析了锚杆长度和注浆体龄期对锚杆锚固效果的影响; 进行现场注浆试验研究,分析了注浆方式和注浆压力对涨壳式预应力中空锚杆注浆密实度的影响,并对现有注浆工艺提出了改进措施。结果表明:与普通砂浆锚杆相比,涨壳式预应力中空锚杆控制围岩变形、改善围岩应力状态等的效果更佳,其中围岩变形可减小约40%; 相比于锚固长度,注浆体养护龄期对涨壳式预应力中空锚杆的支护效果影响更为显著,当养护龄期为28 d时,支护效果可提升50.12%; 采用中空杆体内注浆方式时,注浆压力需大于0.8 MPa方可达到最佳效果,且该注浆方式适用于涨壳式预应力中空锚杆水平或向下安装; 采用中空杆体外注浆方式时,宜采用更大的注浆压力,且该注浆方式适用于锚杆向上安装; 改进后的锚杆注浆口可以有效防止漏浆,保证了注浆的密实度,对保护锚杆和加强锚杆与地层联结均有积极作用。     

喷锚支护T型检查井施工方案

检查井由沉井改为喷锚支护施工,加快了施工进度,有效地解决了沉井时周边管线保护的问题。在每节竖井的施作过程中,采用了成熟隧道的超前导杆注浆与喷锚工艺,既有效地加固了土体,又使竖井成为锚杆形式的挡土墙。     

土层灌浆锚杆的蠕变损伤特性研究

蠕变行为是土层锚杆拉拔的重要特征之一。根据砂浆锚杆的抗拔蠕变试验 ,研究了锚杆抗拔的力学模型 ,计算出了模型中的力学参数和砂浆锚杆的长期抗拔力。另外 ,就锚杆拉拔损伤效应问题进行了讨论 ,引入了变形损伤效应和时间损伤效应的概念。结果表明 ,时间效应对于锚杆抗拔性能有较大的影响 ,在粉质粘土中砂浆锚杆的长期抗拔力比瞬时极限抗拔力下降 1 4～ 1 3。     

全长螺旋锚杆压力注浆装置的研究

针对现有的砂浆锚杆注浆方式普遍存在出浆管出口易堵塞、出浆管安装不稳固、注浆过程中难以排出锚孔内空气、注浆不饱满等问题,研制一种新型全长螺旋锚杆及其压力注浆装置。该装置由全长螺旋锚杆、定位居中环、压力止浆塞、压力注浆器、泄压管和锚头等组成,可方便地进行保压、扩散注浆,注浆质量好,解决了现有注浆方式存在的缺陷。装置中的锚杆可根据施工现场需要进行任意切割、方便安装螺旋配件、提高锚杆结构的牢固性。     

自进式中空注浆锚杆在大粒径砂卵石地层中的应用

自进式中空锚杆是一种将钻孔、锚杆安装、注浆、锚固合为一体的锚杆,克服了普通锚杆诸如塌孔、无法插杆、注浆不饱满等难题,发挥了锚杆的支护作用,提高围岩承载能力和稳定性,能够保证复杂地层中的施工效率和施工质量。结合工程实例,介绍了自进式中空锚杆在大粒径砂卵石地层中的应用。     

人工注浆法抗浮锚杆施工技术

随着高层建筑的兴起,抗浮锚杆的施工也越来越多地被运用在工程中.高层建筑基础较深,地下水位较高,在富含地下水地质条件下的抗浮锚杆施工,存在着保证注浆质量及节点处的防水处理等施工难题.结合工程实例介绍了人工注浆法的施工工艺、灌注浆的模拟试验及抗浮锚杆的节点防水处理措施.实践证明,采用人工注浆法施工的抗浮锚杆,质量更加有保证,节点处防渗漏效果良好.