黄土隧道锁脚锚管作用机理及承载特性研究

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1、中图分类号：Ｕ４４密级；公开ＵＤＣ；本校编号：續Ｗ交遠乂爭硕±学位论文？论文题目；黄王隧道锁脚铺管作巧机理及承戴‘特性巧莽‘研究生键名；程远星学号；０２１２１７８学校指导教师姓名：杂德武职称：漱捻申请学位等级：工学硕去专业：桥梁与隧益工趕论文提交日期：２０１５．０４论女答辩日斯：２０１５．０６独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加示注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发衷或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构

2、的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。口学位论文作者签名；签字曰期弘／少年／月／曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰加巧通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州巧通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部鬥或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名；素健讀口ｆ签字日期少月／日签日期月年字年八日＾主＾硕

3、士学位论文黄土隧道锁脚锚管作用机理及承载特性研究StudyonMechanismandSupportingCharacteristicofFeet-lockPipeinLoessTunnel作者姓名：程远星学科、专业：桥梁与隧道工程学号：0212178指导教师：李德武教授完成日期：2015年4月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要锁脚锚管作为控制隧道变形的一种重要的支护手段，在黄土隧道的施工过程中得到了广泛的应用。为了深入认识黄土隧道锁脚锚管的支护作用机理与其承载特性，本文在现有研究成果的基础上，分析其支护作用机理，并通过数值模拟的分

4、析方法对其承载特性与工作状态进行了研究。在结合黄土隧道锁脚锚管作用机理的基础上探讨了黄土隧道锁脚锚管的施工工艺及注意事项。主要结论如下：⑴结合黄土自身地质特点与系统锚杆的作用原理总结分析了黄土隧道锁脚锚管的荷载分布以及支护作用机理。黄土隧道锁脚锚管主要通过其支承作用将初期支护与围岩联结成整体以改善其支护效果，通过其围岩加固作用提高黄土的自稳能力，两方面作用相结合从而充分发挥初期支护承载作用。⑵通过对不同工况（L=3~5m、θ=10°~30°、D=42.5mm或89.0mm）锁脚锚管竖向承载力数值模拟分析发现，提高锁脚锚管长度、下斜角度以及增大管体直径对提高锚管承载力、减小土体变形与土体塑

5、性应变等方面具有明显效果。⑶结合王家沟隧道开挖支护方法，通过不同工况锁脚锚管对隧道变形影响的模拟分析发现：提高锁脚锚管长度对改善控制围岩变形效果明显；增大锁脚锚管下斜角度能够有效控制围岩竖向位移，较小的锁脚锚管下斜角度有利于控制隧道水平收敛；提高锁脚锚管直径对改善支护效果具有一定的作用，但效果差别并不显著。由于初期支护传递至锁脚锚管的竖向荷载主要由上台阶锁脚锚管所承受，结合施工方面因素的考虑，建议在黄土隧道上台阶锁脚锚管采用工况θ=30°、l=5m、D=42.5mm；中台阶与下台阶采用θ=10°、l=5m、D=42.5mm；以上工况中锁脚锚管每组均施作四根。⑷黄土隧道锁脚锚管施工过程中应

6、严格按照设计方案进行，基于黄土隧道特殊地质情况，锁脚锚管需采用干法施工，并控制好注浆与焊接质量，以确保其承载能力能够充分发挥。关键词：黄土隧道；锁脚锚管；数值模拟；承载特性；支护机理论文类型：应用研究-I-黄土隧道锁脚锚管作用机理及承载特性研究AbstractFeet-lockpipeisanimportantmeanstocontrolthedeformationoftunnel,ithasbeenwidelyusedinloesstunnelconstruction.Inordertoknowthemechanismandsupportingcharacteristicoffeet-

7、lockpipeinloesstunnel,thispapersummarizetheexistingresearchresultstoanalysisthemechanismandstudythesupportingcharacteristicsthroughnumericalsimulationanalysismethod.Besides,theconstructiontechnologyandthemainpointsofco