超前小导管注浆等效模拟及参数设计研究

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1、硕士学位论文超前小导管注浆等效模拟及参数设计研究作者姓名赵菁菁学科专业防灾减灾工程及防护工程指导教师宿文姬副教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年6月EquivalentsimulationandparametersresearchoftheadvancedsmallpipegroutingmethedADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhaoJingjingSupervisor：Prof.SuWenjiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzh

2、ou,China摘要浅埋暗挖法施工时，软弱围岩因其强度低、抗扰动能力差，通常需要在开挖前对掌子面上方岩层进行超前支护，而超前小导管注浆具有操作简便、造价较低、防水加固效果好等优势，是适用性较广的一种方法。但目前超前小导管注浆的参数设计主要以施工经验为主，对其作用机理、模拟参数的等效计算等方面研究尚不明确和深入。针对目前超前小导管注浆研究中存在的不足，本文从超前小导管注浆的加固作用机理、Flac3D模拟超前小导管和注浆加固圈、超前小导管注浆的施工参数设计四个方面进行研究，重点对Flac3D模拟超前小导管和注浆加固圈的作用机理、各参数对围岩沉降的影响两个方面进行了

3、研究，得出的结论如下：oo（1）当外插角<15时，建议采用Beam单元模拟小导管，外插角>15时，建议采用Cable单元模拟。Beam导管群的Fx最大，且呈对称分布，是Fy、Fz的102左右，弯矩Mx很小，可忽略不计；Fy与Fz、My与Mz的值相差不大，且最大值均发生在隧道的拱腰部位；Cable单元的轴向应力和水泥浆应力均呈对称分布，且受力较均匀。（2）Beam单元模拟导管时，除了其长度，其余参数均与围岩沉降差值呈正比关系，其影响由大到小依次为：外插角度、导管间距、导管直径；Cable单元模拟时，各参数影响由大到小依次为：导管布置范围、外插角度、导管长度、布置

4、间距、导管直径。（3）等效加固圈的E、c、φ、t值与围岩沉降差值呈正比关系，其中，E的增长在c、φ提高的前提下，对围岩沉降的控制明显；c、φ的提高都有其上限值，分别为0.2MPao和45；泊松比的变化对围岩沉降的影响不大，可以忽略。（4）对沉降差值与小导管、加固圈各参数的关系公式进行隧道的跨度和埋深修正，将各关系公式通过C语言编入程序，该程序可根据用户输入需要控制的沉降差值∆z，求出相关的超前支护设计参数，计算应用方便快捷。将本文的研究成果应用于实际工程，验证了应用程序的可靠性，可为超前小导管注浆的各参数的设计及施工方案的确定提供参考和设计依据。关键词：超前小

5、导管注浆；FLAC3D；等效加固圈；沉降控制；IAbstractIntheconstructionofshallowtunnelexcavation,weakrockusuallyneedstobepre-reinforcedbeforetheexcavationoftunnelface,becauseofitslowstrengthandpoorabilitytoresistsurroundingrocksettlement.Advancedsmallpipegroutingmethedhasawideapplicabilitybecauseofitssim

6、pleoperation,lowcostandthegoodeffectofthewaterproofreinforcement,Buttherearesomeproblemsabouttheadvancedsmallpipegroutingdoesontberesolvedinthecurrentstudy,forexample,theparametersdesignofsmallpipegroutingismainlybasedonengineeringexperience,themechanismofforepaleactionandtheequival

7、entsimulationcalculationofandsoonresearchtheparametersarenotclearnow.Accordingtotheabovedescription,thenumericalanalysisaboutthemechanismstressoftheadvancedsmallpipegroutingandtherelationshipbetweenitsparametersandthesettlementofsurroundingrockusingFLAC3D(fastLagrangiananalysisofcon

8、tinua),theconclusio