检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道标准设计 2023年第1期67卷 41-47页

作者：邵珠山陈鑫源洪思源孙振宇吴奎西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学理学院西安710055 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

环向让压衬砌(内置让压元件与喷射混凝土初期支护组合)对于高地应力软岩隧道围岩挤压大变形具有良好的控制能力,然而,目前环向让压衬砌的设计依然存在诸多难点,极大制约了其广泛应用。针对环向让压衬砌的刚度计算方法开展相关研究,根据... 详细信息

环向让压衬砌(内置让压元件与喷射混凝土初期支护组合)对于高地应力软岩隧道围岩挤压大变形具有良好的控制能力,然而,目前环向让压衬砌的设计依然存在诸多难点,极大制约了其广泛应用。针对环向让压衬砌的刚度计算方法开展相关研究,根据让压元件的受力-变形特征(荷载作用下表现为弹性-让压-压实3个变形阶段),将环向让压衬砌的刚度变化划分为4个阶段,并通过等效变形原理和均匀化方法处理得到相应阶段环向让压衬砌的刚度计算公式;进一步,通过工程应用和数值模拟,验证本文提出的环向让压衬砌支护刚度计算方法的正确性与可靠性;最后,讨论让压元件不同参数(屈服应力和元件长度)对环向让压衬砌支护效果的影响。让压元件的屈服应力对环向让压衬砌应力路径影响显著,但对衬砌最终压力及位移影响并不大,而让压位移则对最终压力影响较大,并给出了相应的设计建议。研究成果可为高地应力软岩大变形隧道环向让压衬砌的设计提供一定的理论依据。

关键词：软岩隧道环向让压衬砌支护刚度计算方法数值模拟

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矿用钢筋焊接网系统支护刚度的试验计算

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兵器材料科学与工程 2024年第1期47卷 102-106页

作者：周俊丽袁宇光国家能源集团神东煤炭集团质量技术检测检验中心内蒙古鄂尔多斯017209 国能神东鄂尔多斯市新能源科技开发有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017209

为了研究矿用钢筋焊接网支护刚度特性,运用正交试验设计了以钢筋直径、钢筋网网格边长、钢筋型号为主的3因素3水平矿用钢筋焊接网支护刚度试验,采用方差分析及多元回归分析等方法,研究了钢筋直径A、钢筋网网格边长B、钢筋型号C 3个因素... 详细信息

为了研究矿用钢筋焊接网支护刚度特性,运用正交试验设计了以钢筋直径、钢筋网网格边长、钢筋型号为主的3因素3水平矿用钢筋焊接网支护刚度试验,采用方差分析及多元回归分析等方法,研究了钢筋直径A、钢筋网网格边长B、钢筋型号C 3个因素对矿用钢筋焊接网支护刚度的影响。结果表明:矿用钢筋焊接网支护刚度为102.5~156.3 kN/m,3种因素对支护刚度影响排序为A>C>B,表明钢筋直径是影响支护刚度最主要的因素;拟合了3种因素对支护刚度的函数关系式,发现钢筋焊接网支护刚度与A呈二项式函数关系,与B呈三角函数关系,与C呈指数函数关系。

关键词：钢筋焊接网正交试验方差分析支护刚度

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极高地应力隧道支护刚度计算方法及优化研究

极高地应力隧道支护刚度计算方法及优化研究

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作者：齐凯石家庄铁道大学

学位级别：硕士

本文依托国家重点铁路隧道工程,基于对支护体系刚度的研究,对极高地应力隧道进行支护体系刚度计算、围岩变形规律分析和支护体系刚度优化,为隧道支护刚度计算方法与变形控制措施提供理论依据,主要研究内容和取得的研究成果如下:（1）基... 详细信息

本文依托国家重点铁路隧道工程,基于对支护体系刚度的研究,对极高地应力隧道进行支护体系刚度计算、围岩变形规律分析和支护体系刚度优化,为隧道支护刚度计算方法与变形控制措施提供理论依据,主要研究内容和取得的研究成果如下: （1）基于回归分析的支护体系刚度计算采用长、短锚杆+喷射混凝土+型钢钢架支护体系,设计正交试验L25（5～6）,分析Ⅴ级围岩段不同支护参数对隧道支护体系刚度的影响程度,利用回归分析得到支护体系刚度的线性回归方程,结果表明该回归方程的拟合度较高,并得出影响因素的主次关系为:喷射混凝土厚度>喷射混凝土强度>钢拱架纵向间距>锚杆纵向间距>锚杆环向间距>长锚杆长度。（2）支护体系刚度对围岩变形影响依托实际工程,建立三维数值模型,运用有限差分计算软件对三台阶施工工法进行了数值模拟,针对在不同的支护体系刚度下,分析围岩变形、塑性区分布、支护结构变形和受力规律。通过拟合得到隧道拱顶沉降、洞周收敛与支护体系刚度的关系,相比于对单一因素的研究分析,通过建立支护体系刚度与围岩变形的数学关系,可以定量化表征支护体系的协同工作效能。当支护体系刚度较低时,将导致围岩变形增大,客观上会使围岩的可靠性降低;然而支护结构体系刚度也并不是越高越好,一方面,随着支护体系刚度的增加,结构所承担的荷载也越大;另一方面,过高的支护刚度也会造成材料的浪费。（3）隧道支护结构体系刚度优化通过数值模拟对不同支护参数进行分析,得到各支护参数对围岩变形的影响规律,进而对支护体系刚度进行优化,计算结果表明本文工况下的最优支护方案为:当喷射混凝土厚度为0.28 m,喷射混凝土强度为30 MPa,型钢拱架纵向间距为0.75 m,锚杆环纵向间距为1.2 m×0.6 m,长锚杆为8 m,短锚杆为4 m时较为合理,此时,支护体系的总刚度为218.10 MPa/m。

关键词：极高地应力软岩隧道支护刚度变形特征正交试验回归分析数值模拟

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典型地层横向支护刚度对基坑周围地表变形影响规律研究

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中国水运(下半月) 2024年第22期24卷 135-136+139页

作者：杨清源广州番禺职业技术学院建筑工程学院

文中基于华南地区典型地质，以某地铁车站基坑工程为研究实例，运用数值分析手段，研究了横向支护刚度对基坑变形的影响规律，结果表明：当基坑横向支护刚度折减系数为0.25和0.5时，横向支护刚度变化对基坑施工引起周围地表沉降有显著... 详细信息

文中基于华南地区典型地质，以某地铁车站基坑工程为研究实例，运用数值分析手段，研究了横向支护刚度对基坑变形的影响规律，结果表明：当基坑横向支护刚度折减系数为0.25和0.5时，横向支护刚度变化对基坑施工引起周围地表沉降有显著影响；当基坑横向支护刚度不降低或增加时，基坑横向支护刚度对基坑施工引起地表沉降的影响相对较小。

关键词：典型地层支护刚度数值模拟地表变形

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巷道锚杆支护刚度影响因素探析

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西部探矿工程 2020年第8期32卷 171-173页

作者：尹宝宝山西煤炭运销集团华阳煤业有限公司山西晋城048012

为提升锚杆支护效果,基于锚杆支护应用现状,分析了锚杆支护与巷道围岩的具体作用机理,经理论分析与结合某矿应用实际,找出了影响锚杆支护刚度的因素,研究结果表明,经加长锚固长度,可在某种程度上改善巷道支护环境,提高支护效果,但在把... 详细信息

为提升锚杆支护效果,基于锚杆支护应用现状,分析了锚杆支护与巷道围岩的具体作用机理,经理论分析与结合某矿应用实际,找出了影响锚杆支护刚度的因素,研究结果表明,经加长锚固长度,可在某种程度上改善巷道支护环境,提高支护效果,但在把锚固长度增加到某一值后,巷道围岩的支护效果将趋于稳定,锚杆预紧力在30~50kN时,支护效果最佳,锚杆布置密度设置为0.9根/m2时,支护效果最佳,此项研究可为巷道锚杆支护提供参考.

关键词：锚杆支护围岩作用机理支护刚度影响因素

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隧道围岩变形及支护刚度三维分析模型研究

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西南交通大学学报 2017年第4期52卷 738-745,763页

作者：于富才张顶立房倩孙振宇台启民赵江涛北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京市安全生产科学技术研究院北京100070 北京京投城市管廊有限责任公司北京101500 北京市市政工程研究院北京100037

鉴于既有力学模型在分析三维隧道施工力学问题时存在精度不高、计算资源要求高和计算时效不能满足工程要求等诸多困难,将隧道围岩视为半无限大或无限大弹性体,以作用于洞壁和掌子面处的等效作用力模拟隧道开挖效应,建立了一种深埋圆形... 详细信息

鉴于既有力学模型在分析三维隧道施工力学问题时存在精度不高、计算资源要求高和计算时效不能满足工程要求等诸多困难,将隧道围岩视为半无限大或无限大弹性体,以作用于洞壁和掌子面处的等效作用力模拟隧道开挖效应,建立了一种深埋圆形隧道的三维分析模型.基于Mindlin解和Kelvin解分别推导了掌子面在洞口附近和掌子面远离洞口两种工况下围岩位移的积分计算公式,并编制了相应的计算程序,然后将待开挖介质视为"支护体",通过刚度分析将支护反力引入力学模型,推导了围岩变形的求解方程,可以快速计算隧道围岩变形场和围岩对支护结构刚度需求的量化值.研究结果表明:两种工况下围岩位移的分布规律基本一致,掌子面距离洞口较近时,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值的解析和数值结果分别为6.1 mm和5.5 mm,隧道横截面掌子面处径向位移最大值分别为2.4 mm和2.6 mm,误差分别为9.8%和8.3%;在掌子面距离洞口较远的工况下,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值分别为6.0 mm和5.7 mm,误差为5.0%;对于任选的一组隧道围岩和支护结构参数,考虑支护反力后计算得到的围岩纵向变形与数值分析结果吻合较好,超前位移分别为3.6 mm和3.0 mm,最终位移分别为9.1 mm和8.5 mm,误差分别为16.7%和6.6%;大岗山隧道2#压力管道的超期变形的计算结果和监测结果分别为0.4 mm和0.4 mm,最终变形分别为1.0 mm和1.1 mm,误差分别为0和10%.基于变形控制标准和新建力学模型可对围岩的刚度需求进行量化计算并指导支护结构设计参数的确定.

关键词：三维分析模型 Mindlin解 Kelvin解位移场支护刚度

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基于总安全系数法的隧道支护“强度-变形-时机”一体化设计方法研究

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隧道建设(中英文) 2024年第12期44卷 2480-2499,I0071-I0090页

作者：肖明清徐晨谢壁婷邓朝辉王克金中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430063

为解决宜兴高铁兴山东隧道含炭质页岩段大变形问题,基于总安全系数法理论体系,以围岩变形和多层结构协同承载控制为目标,建立适用于主动和被动支护体系的支护“强度-变形-时机”一体化设计方法。在强度满足承载要求的前提下,通过调整支... 详细信息

为解决宜兴高铁兴山东隧道含炭质页岩段大变形问题,基于总安全系数法理论体系,以围岩变形和多层结构协同承载控制为目标,建立适用于主动和被动支护体系的支护“强度-变形-时机”一体化设计方法。在强度满足承载要求的前提下,通过调整支护构件本身的变形能力和支护时机,使支护可变形能力大于设计支护力下围岩必需的变形量(防止支护刚度过大),并小于最小支护力下围岩必需的变形量(防止支护刚度过小),从而使整体支护结构按设计意图以最经济的方式“工作”。采用该设计理论,设计“双层初期支护+可缩钢架方案”和“预应力锚索主动支护方案”2种支护体系,提出各分项支护构件的施作时机和安全控制要求,并在现场开展试验。试验结果表明:1)2种支护方案均有效实现了设计意图,解决了隧道含炭质页岩段大变形问题。2)采用双层初期支护+可缩钢架方案时初期支护安全系数最小值为1.83,隧道最大水平收敛为588 mm,满足设计要求;采用预应力锚索主动支护方案时围岩最大水平收敛为372 mm,锚索最大轴力为310 kN,满足设计要求。

关键词：隧道总安全系数法软岩大变形支护刚度支护时机可缩接头预应力锚索

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基于Mohr-Coulomb准则隧道围岩-支护体系协同作用下支护强度分析

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科学技术与工程 2024年第1期24卷 378-385页

作者：梁译文查文华许涛刘造保刘小虎东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819 安徽理工大学土木建筑学院淮南232001

确定围岩-支护结构体系动态协同变形关系是地下工程支护需要解决的关键问题之一。运用Mohr-Coulomb准则推导隧道开挖支护后围岩径向变形与支护结构径向变形的协同方程,探讨Ⅳ级围岩塑性半径、围岩位移及支护刚度随支护强度的变化关系;... 详细信息

确定围岩-支护结构体系动态协同变形关系是地下工程支护需要解决的关键问题之一。运用Mohr-Coulomb准则推导隧道开挖支护后围岩径向变形与支护结构径向变形的协同方程,探讨Ⅳ级围岩塑性半径、围岩位移及支护刚度随支护强度的变化关系;并运用FLAC3D数值模拟验证协同变形方程的合理性和有效性。结果表明,围岩-支护结构体系协同变形方程能很好地反映围岩位移和塑性区半径随支护强度变化的关系,且相互关系是非线性的。支护强度为0.75 MPa时,理论计算拱顶沉降为18.9 mm,数值模拟拱顶沉降为21.6 mm;支护强度为1.5 MPa时,理论计算拱顶沉降为11.2 mm,数值模拟拱顶沉降为11.1 mm,表明围岩-支护结构动态协同变形方程的有效性。针对Ⅳ级围岩在采用超前支护和交叉中隔壁法(cross diaphragm,CRD)施工时,建议支护强度设计为0.75~1.5 MPa,支护刚度设计为59.8~375.0 kN/mm。

关键词： Mohr-Coulomb准则围岩-支护结构体系支护强度支护刚度

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预紧力锚杆支护效果及机理数值对比研究

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采矿与岩层控制工程学报 2022年第4期4卷 52-62页

作者：王子越姜鹏飞孟宪志张占涛中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

及时对锚杆施加较大的预紧力是提高锚杆支护系统刚度的有效途径,为明确预紧力对层状顶板锚杆支护效用的影响及机理,利用FLAC3D的interface单元建立了层状顶板巷道模型,使用pile单元构建仿真锚杆,可模拟锚杆拉、剪、弯、破断、脱锚等力... 详细信息

及时对锚杆施加较大的预紧力是提高锚杆支护系统刚度的有效途径,为明确预紧力对层状顶板锚杆支护效用的影响及机理,利用FLAC3D的interface单元建立了层状顶板巷道模型,使用pile单元构建仿真锚杆,可模拟锚杆拉、剪、弯、破断、脱锚等力学行为,并实现了预紧力施加。以锚杆预紧力为单一变量,进行了原岩应力作用下不同预紧力锚杆支护效果及机理对比分析。研究表明:随着锚杆预紧力的提高,支护系统的刚度大幅提升,高预紧力锚杆提供的主动约束力不仅可限制结构弱面的张开,还能增大结构面的抗剪强度,抑制结构面活动。主要表征为:一是围岩浅部离层随着预紧力的提高逐步得到控制;二是锚杆最终轴向力与预紧力相比上升幅度逐渐下降;三是锚杆剪切载荷随着预紧力上升逐渐下降。锚杆预紧力较低时,巷道浅部围岩出现大面积拉应力区,失去自承能力;随着锚杆预紧力的提高,围岩拉应力区逐渐减小,浅部围岩处于0~0.5 MPa压应力作用下,支护应力场范围内围岩的不连续变形得到有效控制,浅部围岩实现自稳,同时能有效支撑深部岩体。

关键词：预紧力支护刚度围岩变形锚杆受力锚杆变形数值模拟

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深基坑开挖对周边建筑物沉降影响的数值模拟

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建材世界 2025年第2期46卷 90-94页

作者：彭青顺詹君宇武汉市建筑工程质量安全中心武汉430014

深基坑开挖对周边建筑物沉降影响显著,合理的数值模拟方法可为工程设计提供科学依据。论文基于三维有限元方法(Finite Element Method,FEM),建立了包含基坑、支护体系及周边建筑物的数值模型,模拟不同开挖工况及关键因素对沉降的影响。... 详细信息

深基坑开挖对周边建筑物沉降影响显著,合理的数值模拟方法可为工程设计提供科学依据。论文基于三维有限元方法(Finite Element Method,FEM),建立了包含基坑、支护体系及周边建筑物的数值模型,模拟不同开挖工况及关键因素对沉降的影响。研究表明,基坑开挖深度、支护刚度、土层特性及基础形式对建筑物沉降影响显著。浅基础建筑物受基坑开挖影响较大,最大沉降可达30 mm,而桩基础建筑物沉降较小但可能发生桩身侧移。填土地层的沉降量最大,砂土地层表现出显著的差异沉降,而黏土层沉降较均匀但持续时间较长。支护刚度的增加能有效减少地表沉降,但控制效果存在递减趋势。

关键词：深基坑开挖数值模拟沉降控制支护刚度

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