浅谈岩体隧道锚固作用的数值模拟分析与工程应用

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1、武汉理工大学硕士学位论文岩体隧道锚固作用的数值模拟分析与工程应用姓名：彭元平申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：李新平20040501擒要锚杆支护在岩体地下隧道的施工加固中得到了广泛的应用，但目前岩体隧道的支护设计大多采用工程类比法及半理论、半经验的方法，因此存在许多理论和机理方面的研究工作。本文拟对岩体隧道的锚固效应进行数值模拟计算和分析研究工作。以往的数值模拟计算往往未对隧道围岩的旆工扰动损伤程度作定量化处理，即在计算中忽略了旋工扰动损伤对围岩力学性质的影响。围岩松动圈的厚度虽然有人测定过

2、，但松动圈的力学参数的折减程度则较少被定量化，并在计算分析中用于定量化地考虑施工过程对隧道围岩力学性质的影响，因此这种施工扰动经常在计算分析中被忽略不计。本文首先从岩体地下隧道的常用施工方法一新奥法入手，分析了岩石隧道围岩的主要力学特点及锚杆在岩体地下隧道中的加固机理。然后推导了围岩松动圈的各种力学参数，分析确定了松动圈的各项力学指标的折减变化情况。在算例中按是否考虑松动圈力学参数变化两种情况，分别计算了岩体隧道在不同载荷下锚杆施工前后的力学状况与锚固效果。计算结果表明了考虑松动圈力学参数的变化不仅

3、对评介围岩的稳定性是必要的，而且从另一个侧面说明了岩体隧道旌工中控制爆破是至关重要的。同时本文还利用算例对比分析了锚杆对隧道围岩稳定的影响，分析了锚杆对岩体隧道稳定和变形所起的作用，以及隧道松动圈经锚杆加固后的力学性能改善情况。最后本文按是否考虑松动圈力学参数变化两种情况对工程实例进行了应力变形的计算分析，并对支护参数进行了一定程度的优化，从数值分析的角度对新奥法锚固机理进行分析和研究。关键词地下隧道，锚杆支护，锚固效应，爆破松动圈，数值模拟AbstractAnchoringsupportiswid

4、elyusedfortheconstructionintheundergroundtunnel．inthepresentthemethodsusedtodesigntherocktunnelwerealmosttheengineeringanalogism，thesemitheorticandthesemiempiricalmethod．Therearemanyworkstodoforallchoringtheoryandancboringmechanics．Inthiswerkthenumeric

5、alsimulationfortheanchoredeffeCtoftherocktunnelandalsothetheorystudyisdone．Inthepreviousnumericalsimulatingcomputation，constructiondisturbdamageleve{tothetunneienclosingrock∞u／dnotbequantitativelyvalued．而a￡js沁sayinthecomputationtheeffectoftheconstmctio

6、ndisturbdamagetomechanicalparameteroftheenclosingrockwasnotconsidered．Thethicknessoftheenclosinglooseloopwasmeasuredbefore，however,thereductiondegreeofloosingloopmechanicalparametersseldomquantitativelydetermined，SOtheconstructiondisturbwasignoredusual

7、lyinthecomputationanalysis．Inthiswerk，throu曲themajorconstructionmethod．NAMforundergroundrocktunnel，rocktunnelenclosingrockmajormechanicalfeaturesandundergroundtunneIanchoringmechanicsareanalyzed．Thenenclosingrockloosingloopdifferentmechanicalparameteri

8、Sdeduced．Analyzedanddeterminedtheloosingloopsreductionofdifferentmechanicalterms．Inthecasestudy,consideringthattheloosingloopmechanicalpropertiesarechangedornot，themechanicalconditionandanchodngeffectareindividuallycomputedforrocktunnel