采古隧道型鋼拱架支護作用研究.pdf

1、型鋼拱架以其具有較高的強度、剛度、架設(shè)后能及時承受圍巖荷載、迅速發(fā)揮對圍巖的支撐作用等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于軟弱圍巖隧道的設(shè)計、施工中。但對型鋼拱架支護原理及影響其支護作用的因素尚需進行深入研究,基于此,本文以甘肅省道313線改擴建工程宕昌–迭部段采古隧道為依托工程,對試驗斷面型鋼拱架進行了現(xiàn)場測試,采用收斂約束法研究了包括型鋼拱架在內(nèi)的初期支護結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用,并結(jié)合數(shù)值模擬對型鋼拱架的支護作用進行了較為系統(tǒng)的研究,取得以下成果:

2、r>　　1、收斂約束法研究結(jié)果表明,I20a鋼拱的最大支護抗力比I18鋼拱高16％;鋼拱最大支護抗力,隨著支護間距增大,急劇下降,有效的支護間距在1.2m以下。
　　2、數(shù)值模擬表明,型鋼拱架作用下,隧道拱部一定范圍內(nèi)(-30°~+30°)的錨桿受壓;不同支護參數(shù)的型鋼拱架對圍巖塑性區(qū)分布范圍影響較小,提高型鋼拱架支護參數(shù)(增大截面型號、減小支護間距),可以有效地減小鋼架、噴射混凝土的應(yīng)力,改善支護結(jié)構(gòu)受力條件。
　　3、通

3、過現(xiàn)場測試和數(shù)值模擬,作為隧道初期支護主要受力結(jié)構(gòu),型鋼拱架整體受壓,拱頂處軸力最大,其值由拱頂向拱腳逐漸減小;邊墻處彎矩最大,且正負彎矩交替頻繁(多在-30kN.m~+30kN.m),反映出邊墻處型鋼拱架受力復(fù)雜,結(jié)合現(xiàn)場型鋼拱架穩(wěn)定性預(yù)判,建議加強對下臺階開挖的施工控制。
　　4、綜合收斂約束法與數(shù)值模擬可知,型鋼拱架與噴射混凝土相互影響,提高型鋼拱架支護參數(shù)或增加噴射混凝土厚度均可減小型鋼噴射混凝土組合體的內(nèi)力;從支護效果來