软弱围岩隧道掌子面极限支护压力研究

软弱围岩隧道掌子面极限支护压力研究

论文摘要

针对软弱围岩隧道掌子面所需支护力,基于极限平衡理论,建立了掌子面稳定性分析模型,采用水平条分法推导了掌子面极限支护力计算公式,依托计划进行全断面开挖试验的宝兰客专洪亮营黄土隧道,求解了试验段浅埋情况下所需的掌子面支护力,并与数值模型计算结果进行了对比,最后,采用离心模型试验验证了理论分析及数值计算结果。研究结果表明:掌子面所需支护力随着土体黏聚力、内摩擦角的增大近似呈线性和非线性减小关系,随着隧道埋深的增大先增加后趋于稳定,覆跨比1是明显分界点;同时理论分析计算得到的最小支护力较数值计算结果偏小,根据离心模型试验和数值计算结果得出,理论公式计算结果的1.5倍可作为软弱围岩隧道掌子面最小支护力。

论文目录

  • 1 极限平衡理论掌子面分析模型建立
  •   1.1 水平土条力矩平衡推导
  •   1.2 整体块力矩平衡推导
  •     (1) 破裂面上作用力所产生的力矩M
  •     (2) 掌子面水平推力所产生的力矩
  •     (3) 顶部荷载q1所产生的力矩
  •     (4) 重力所产生的力矩
  • 2 计算实例及分析
  •   2.1 隧道概况
  •   2.2 洪亮营隧道掌子面支护力计算
  •   2.3 不同参数影响分析
  •     (1) 内摩擦角的影响
  •     (2) 土体黏聚力
  •     (3) 隧道开挖高度的影响
  •     (4) 隧道埋深变化
  • 3 离心模型试验验证
  •   3.1 试验简介
  •   3.2 试验结果及分析
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 王秀英,李凯,王丽娟,郑维翰,王新东

    关键词: 软弱围岩隧道,掌子面,支护压力,数值模型,离心试验

    来源: 铁道学报 2019年09期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 公路与水路运输

    单位: 北京交通大学土木建筑工程学院,中国水利水电科学研究院工程安全监测中心,铁道第一勘测设计院集团有限公司桥梁与隧道处

    基金: 国家重点研发计划(2018YFC0808701),中国水利水电科学院基本科研业务费(EM0145B492016)

    分类号: U455.7

    页码: 110-117

    总页数: 8

    文件大小: 1697K

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