预加固对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响研究

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2、'．夕l瘪迭专业硕士学位论文预加固对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响研究Researchontheeffectofpre—reinforcementtothestabilityofsoftrocktunnelface作者：刘卫导师：王秀英北京交通大学2013年6月学位论文版权使用授权书I㈣燃愀本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或

3、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：私导师签名：孑能签字日期：加侈年6月加日签字日期：％／奔／月中图分类号：UDC：学校代码：密级：公开北京交通大学专业硕士学位论文预加固对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响研究Researchontheeffectofpre—reinforcementto作者姓名：刘卫thestabilityofsoftrocktunnelface导师姓名：王秀英学号：11125614职称：副教授学科专业：建筑与土木工程学位级别：硕士北京交通大学2013年6月致谢

4、本论文的工作是在我的导师王秀英教授的悉心指导下完成的，王老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢多年来王老师对我的关心和指导。同时王秀英老师悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，再次向王老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，贾永州、周安国、马永昌、韩赞等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也特别感谢我的家人，十几年的求学生涯正是由于他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。最后，感谢评阅出席学位论文答辩的

5、各位专家和教授，感谢你们在百忙之中给予指导和建议。摘要摘要：随着隧道数量不断增多，隧道在掘进过程中不可避免会遇到软弱围岩地层。在软弱围岩隧道施工过程中最突出的问题之一便是掌子面稳定性问题，如果加固措施不到位，不但危及施工安全，甚至会影响到运营安全。而超前预加固技术不仅可以提高软弱地层的强度和围岩稳定性，更重要的是可以保证在安全的前提下高效、顺利地完成施工任务，因此研究预加固技术对软岩隧道掌子面稳定性的影响非常重要。水平旋喷桩作为隧道超前预加固技术之一，能较好的解决隧道围岩软弱、掌子面易失稳等难题，近年来在一些工程地质条件非常复

6、杂的隧道中使用的效果十分明显。而玻璃纤维注浆锚杆技术作为新意法施工方法的配套技术已受到隧道工程界的广泛关注并得到了成功应用。本文依托兰榆铁路桃树坪隧道工程，通过大量的数值模拟分析对比，对隧道掌子面稳定性和预加固技术进行了初步研究，主要进行了以下工作的研究：(1)对隧道掌子面稳定性和预支护技术的国内外研究现状进行了探讨，对掌子面失稳的形式及其特点，失稳机制和预支护基本原理研究进行了分析。对新意法施工方法进行了详细的介绍，并对新意法与其他施工方法进行了比较。(2)对掌子面失稳实例一桃树坪隧道进行了数值模拟分析，通过对比的方法研究了

7、设置水平旋喷桩与CRD法隧道施工分别对隧道掌子面的稳定性的影响，并研究了开挖步距对隧道稳定的影响以及隧道预收敛与挤出变形的关系。(3)重点对玻纤锚杆注浆预加固技术对掌子面稳定性的影响进行分析，通过与其他加固措施的对比研究了玻纤锚杆预加固的效果，另外对玻纤锚杆参数变化对掌子面稳定性的影响以及玻纤锚杆各参数对于掌子面变形的敏感性进行了分析。通过这些初步的研究，主要得出下面的结论：(1)验证了新意法的优越性，水平旋喷桩技术比CRD法更好地控制隧道变形及地表沉降。此时隧道开挖后初期支护承受的应力减小，有效地保证了已开挖隧道段的稳定，而

8、已开挖隧道段的稳定又对前方掌子面稳定做出了贡献。(2')隧道拱顶和掌子面的变形相对于开挖步距增大呈二次非线性趋势增长，其未支护段距离是导致变形增加的主要因素之一。研究认为桃树坪隧道在旋喷桩预加固下开挖步距选用lm是较为合适的，这样就能够在保证工作面土体稳定的情况下同时也能满足快速施工的要求。(3)研究认为掌子面挤出变形与拱顶预收敛总是存在某种线性相关性，俩种变形并不会单独发生，认为超前核心土的强度及变形特性是隧道变形的真正原因。北京交通大学专业硕士学位论文(4)隧道采用玻纤锚杆注浆提高了超前核心土体的强度和刚度，极大的减少了隧

9、道的变形。在一定的范围内随着玻纤锚杆参数的增大，隧道拱顶预收敛掌子面挤出变形呈减小趋势，但超过一定的程度，加固效果变得并不明显。玻纤锚杆的参数中密度参数变化对预加固效果影响最为明显，对隧道进行玻纡锚杼预加固参数的选择有一定的指导作用。关键词：软岩掌子面稳定性预加固新意法水平旋