某公路隧道施工初期支护受力分析及监控量测

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1、AnalysisandMonitoringforStructuralBehaviorofInitialSupportsofaHighwayTunnelunderConstructionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：：：HouZehuiSupervisor：：：Prof.ZhouJianchunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分类号分类号：分类号：：：U448.21学校代号学校代号：学

2、校代号：：：10561学号学号：学号：：：201220106385华南理工大学硕士学位论文某某公路隧道施工初期支护某公路隧道施工初期支护受受力分析受力分析及监控量量测量测作者姓名：侯泽辉指导教师姓名、职称：周建春、副教授申请学位级别：工学硕士学科学科专业名称：桥梁与隧道工程研究方向：隧道结构理论论文提交日期：2015年04月20日论文答辩日期：2015年06月03日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：黄培彦委员：单成林谷利雄王荣辉周建春华南理工大学I摘要为保证施工安全和工程质量，公路隧

3、道信息化施工需要根据掌子面地质情况和各种超前地质预报结果对支护参数进行动态调整。在软弱围岩区段，型钢拱架与锚喷混凝土构成的初期支护体系对于围岩稳定有直接影响，在相关围岩性质、构件材料和结构参数确定的情况下，初期支护设置间距就成为一个重要的支护参数指标。目前实际工程中大多凭经验判断为主，如何科学合理地对其定量分析仍有待于深入探讨。本文以某公路隧道为工程背景，根据施工所处掌子面地质情况，采用地质雷达进行了施工超前地质预报，判明隧道施工掌子面前方30m位于V级围岩范围内。从掌子面观察，围岩自稳性较差，因此需要针对钢拱架设计

4、支护参数即间距为0.5~1.2m进行优化和调整的必要性。针对软弱围岩区段初期支护参数的优化问题，本文的主要内容如下：（1）根据隧道荷载-地层有限元分析方法，针对型钢拱架不同间距的初期支护体系分别建立了简化的三维有限元分析模型和平面应变分析模型，其中围岩采用弹塑性本构关系以考虑塑性区的发展变化，锚杆、型钢和喷射混凝土按弹性材料，采用大型有限元分析软件ANSYS和MIDAS/GTS对其进行了计算，得到了初期支护体系变形和受力计算结果。（2）按照初期支护结构体系受力特点，将型钢喷射混凝土简化为型钢混凝土压弯构件进行了承载能

5、力验算，对锚杆体系进行了抗拉强度验算，从而对初期支护主要参数即型钢拱架间距设置的合理性和安全性进行了分析论证。在此基础上，综合隧道围岩施工的经济性，推荐钢支撑间距为0.9m的方案作为支护参数变更的依据并在现场实施。（3）在相应施工断面开展了必要的监控量测工作，利用相关监测成果针对上述分析计算结果进行了对比，相关工程实践验证了本文结果的合理性。关键词关键词：关键词：：：初期支护；有限元分析；型钢拱架；监控量测IIAbstractTokeepsafetyandqualityofthetunnelconstruction,

6、theHighwayTunnelinformationconstructionshouldadjustsupportparameterdynamicallywiththegeologicalconditionsofthetunnelfaceandtheresultwhichtheTunnelSeismicPredicationdisplay.Inweaksurroundingrocksection，thetunnelinitialsupporthasadirectimpactonsurroundingrockstab

7、ilitywhichconsistofthesteelarchandanchorsprayedconcrete.Inthecommonconditionofsurroundingrockproperties,supportmaterialandinvariantparameter,thedistanceofinitialsupportbecomeaimportantparameterinthetunnelconstruction.However,intheactuallyproject,theparametersva

8、luesmostlyjudgedbypersonalexperience,howtothoroughscientificandrationalwaytoquantitativeanalyzethisparameter,itisworthytobestudiedanddiscussedin-depth.Thearticleismanlybased