【博士】軟基隧道支護(hù)機(jī)理與病害防治技術(shù)研究【2008】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　隨著軟弱破碎圍巖隧道數(shù)量的增加，因隧道地基承載力不足而引起的工程災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，有必要將軟基隧道視為一類特殊隧道開展針對性研究。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場測試等方法，對軟基隧道拱腳地基荷載的計(jì)算方法、主要處治措施的作用機(jī)理與施工工藝、軟基隧道病害防治方案等展開系統(tǒng)研究，建立了軟基隧道處治的技術(shù)體系。主要研究內(nèi)容及取得的成果如下：　　(1)從地基承載力驗(yàn)算的需求出發(fā)，根據(jù)軟弱圍巖中隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，探討了軟基隧道拱腳地基荷載的計(jì)算方法。對于淺埋軟弱圍巖隧道，采用荷載一結(jié)構(gòu)法，將圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)的摩阻力、錨桿對支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降的抵抗力進(jìn)行適當(dāng)簡化，推導(dǎo)了無偏壓和有偏壓條件下淺埋隧道拱腳地基荷載的計(jì)算公式；對于深埋軟弱圍巖隧道，采用地層結(jié)構(gòu)法，通過隧道施工的數(shù)值模擬直接評價(jià)拱腳地基承載力。通過實(shí)體工程的實(shí)際觀測與理論計(jì)算結(jié)果對比，驗(yàn)證了計(jì)算方法的合理性?！　?2)根據(jù)鎖腳鋼管的設(shè)計(jì)施工特點(diǎn)和受力性狀，研究了鎖腳鋼管的解析計(jì)算方法?！　④浫鯂鷰r中的鎖腳鋼管視為文克爾彈性地基上的梁，建立了鎖腳鋼管的彈性地基梁解析模型，推導(dǎo)了相關(guān)公式，用Visual Basic語言編寫了計(jì)算程序，繪出了鎖腳鋼管合理長度與鋼管規(guī)格、地基彈性抗力系數(shù)的關(guān)系圖。　　(3)采用有限元數(shù)值模擬方法，研究了鎖腳鋼管的承載特性和破壞模式，探討了圍巖強(qiáng)度和鋼管幾何參數(shù)對鎖腳鋼管承載力的影響規(guī)律。通過數(shù)值模擬對比分析得到了區(qū)別于工程經(jīng)驗(yàn)的幾點(diǎn)重要認(rèn)識(shí)：對于不能穿透軟基的鎖腳鋼管，其軸向承載力十分有限，合理下插角很小，一般小于5度；常用的42mm小導(dǎo)管直徑過小，橫向承載能力有限，不宜用作鎖腳鋼管；鎖腳鋼管存在一個(gè)決定于圍巖強(qiáng)度和鋼管規(guī)格的合理長度(一般為3-4m)，超出合理長度后承載力不再增加；鎖腳鋼管應(yīng)全長開孔注漿，重點(diǎn)加固初期支護(hù)結(jié)構(gòu)附近的圍巖。在此基礎(chǔ)上，提出了鎖腳鋼管設(shè)計(jì)施工的方法和建議?！　?4)系統(tǒng)研究了提高隧道地基承載力和支護(hù)結(jié)構(gòu)抗沉降能力的主要工程措施。在分析各種工程措施的作用機(jī)理、設(shè)計(jì)原理、施工工藝和適用條件的基礎(chǔ)上，編制了軟基隧道處治工程措施選擇表?！　?5)結(jié)合酉水3號(hào)、4號(hào)和長干1號(hào)等軟基隧道的處治，通過分析軟基隧道的主要病害，提出了軟基隧道處治的基本原則。針對正常施工和病害處治施工的不同要求，分別制定了軟基隧道正常施工和病害處治施工的地質(zhì)勘察、計(jì)算分析、措施選擇和監(jiān)測評估方案，建立了軟基隧道處治的技術(shù)體系?！　?

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