小导管注浆粘土隧道破坏机制试验和理论探究

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1、小导管注浆粘土隧道破坏机制试验和理论探究　　摘要：运用Acutronic661型离心机研究超前小导管注浆加固圆形隧道的塑性变形机制，试验隧道在平面应变条件下的超固结粘土中开挖，小导管采用具有一定硬度的合成树脂模拟，管间相互重叠形成拱形加固区，设置在圆形隧道拱顶。模型地表沉降采用位移传感器进行测量，地下位移则通过一种连续的图形采样分析系统获取。目的在于研究隧道建设过程中小导管注浆“拱顶加固”工艺对地表沉降和隧道稳定性的影响。在此基础上，从塑性极限分析上限法的基本原理出发，构建小导管注浆粘土隧道的垮落机制，采用解析法导出稳定率上限方程，通过该方程进一步讨

2、论隧道埋深、土体强度、小导管注浆体对单圆形隧道稳定率上限解的影响。最后，由离心模型试验结果证实其上限解的正确性。关键词：离心机；注浆导管；隧道；拱顶加固；塑性极限分析中图分类号：U451.5文献标志码：A文章编号：1674-4764（2013）03-0025-07ExperimentalandTheoreticalSolutionsonCollapseMechanism16ofTunnellingwithEmbeddedForepolesXuMing，LiuXianshan（CollegeofCivilEngineering，ChongqingUni

3、versity，Chongqing400045，P.R.China）Abstract：TheinfluenceofforepolesonthepatternsofasingletunnelplasticcollapsewasdiscussedusingAcutronic661.Aseriesofplanestraincentrifugemodeltestsinover-consolidatedclaywereconducted.Testswerecarriedoutinacircularcavitywithstiffresininclusionsem

4、beddedaroundthetunnelvault.Theseinclusionssimulatedelementsofasecantpipeorforepolearchsystem.Animageprocessingsystemwasusedtomeasuredisplacementsbelowsurfacelevelanddisplacementtransducersatthesurfacelevelofthemodels.Theaimoftheexperimentalworkwastostudythegroundresponseduetosi

5、mulatedtunnelconstructionandtoanalysehowthevaultstiffinclusionsaffecttunnelstability.Accordingtotheprincipleoftheupperboundtheoremofplasticlimitanalysis，acollapsemechanismofthesingle16circulartunnelswithembeddedforepolesincohesivesoilwasestablished.Anupperboundequationofstabili

6、tyratiowasobtained.Theupperboundsolutionsofstabilityratiounderdifferentsoilcoverabovethetunnel，undrainedshearstrengthattunnelaxislevelandembeddedforepolesrangewerediscussedfromtheequation.Intheend，thecorrectnessoftheupperboundsolutionswasprovedbytheresultsofcentrifugalmodeltest

7、s.Keywords：centrifuge；forepoles；tunnelsandtunnelling；vaultreinforcement；plasticlimitanalysis16超前预支护是具有开放工作面的软土隧道掘进施工过程中一种常见的工艺方法，是在隧道开挖之前，在掌子面前方的地层里，沿隧道横断面设置一个类似伞形拱壳的连续体或加固体，用以加固掌子面前方的地层，保证掌子面及地层的稳定，抑制地表的沉降，形成一个超前的支护体系。在实际工程中，虽然已经形成隧道小导管超前注浆的参数设计、施工工艺标准、质量管理和计量控制等相关的标准[1-2]，但主要

8、基于经验类比模式。小导管注浆的加固机理一般均简化为梁拱效应和地层加固效应[3-6]；加固效果的评价多采用环状