松散地層管棚預支護效果的數(shù)值模擬研究.pdf

1、公路隧道、鐵路隧道及地鐵隧道等工程施工中常遇到松散地層,為了防止隧道開挖影響地表建筑物或引起地層較大變形,在隧道開挖面前方應采取管棚預支護措施對圍巖進行加固是有效的常用方法。因此,對這一技術(shù)開展研究十分必要。
　　針對特定的松散地層隧道管棚超前預支護技術(shù)進行研究,并結(jié)合工程實例進行數(shù)值模擬分析,探尋特定條件下的合理有效的管棚預支護方案。主要研究內(nèi)容和結(jié)論有以下幾點：
　　(1)對松散地層的概念、圍巖破壞機理和力學性能、圍巖變

2、形特征和預支護方法進行論述。認為,管棚支護能有效地控制開挖面前方松散破碎的地層,提高隧道圍巖的強度和穩(wěn)定性,應成為首選的松散地層有效的預支護方法。
　　(2)對管棚的施工方法、分類和用途進行分析,闡明管棚在松散地層中的支護特點,在此基礎(chǔ)上對管棚的作用機理進行了詳細的分析,總結(jié)出相關(guān)的參數(shù)設(shè)計方法。研究表明管棚支護在松散地層隧道中起多種作用,影響管棚支護參數(shù)的因素主要是隧道周圍地質(zhì)條件、埋深、斷面大小、開挖進尺、管棚的布置方式、施工

3、條件等。
　　(3)利用地下工程中常用的有限元模擬方法,就管棚的數(shù)值模擬方法進行了分析,模擬中不僅考慮了管棚的注漿作用,以要突出其梁效應。此外,也就其具體實現(xiàn)方法進行了分析。
　　(4)通過數(shù)值模擬方法對無預支護、僅小導管注漿預支護、僅管棚預支護、管棚+小導管注漿預支護四種工況進行研究。研究表明松散地層條件下無預支護是不安全的,僅小導管注漿預支護的作用有限,而管棚預支護的作用效果明顯。采用管棚+小導管注漿預支護能充分發(fā)揮圍巖

4、的自穩(wěn)能力,同時也降低支護結(jié)構(gòu)上的內(nèi)力,由此證明了管棚的支護效果;現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的回歸分析也表明此支護方式合理有效。
　　(5)在管棚+小導管注漿預支護條件下,管棚間距在0.40～0.50m左右時比較合理,既能保證支護效果又兼顧施工和造價。管棚的直徑和長度是互相影響的,當管棚的長度較小時,管棚直徑變化導致管棚支護效果變化較大;當管棚長度較長時,管棚直徑在較小范圍內(nèi)變化(小于300mm)對支護效果影響不大,直徑超過300mm后,管棚直