软岩隧道变形主动支护控制

第1章 绪论 1
1.1 问题的缘起 1
1.2 软岩隧道支护理论现状及其存在的问题 4
1.2.1 强力被动支护理论及其存在的问题 5
1.2.2 让压支护理论及其存在的问题 6
1.2.3 主动支护理论及其存在的问题 9
1.2.4 软岩隧道中常用支护理论的适用性 10
1.3 木寨岭特长公路隧道简况 15
1.3.1 工程概况 15
1.3.2 工程地质特征 15
1.3.3 结构参数设计及支护特性分析 17
1.3.4 木寨岭公路隧道大变形状况简述 19
第2章 软岩隧道快速主动支护基本原理及其技术实现 21
2.1 软岩隧道快速主动支护的基本原理 21
2.1.1 软岩隧道快速主动支护内涵 21
2.1.2 软岩隧道主动支护作用机理 21
2.2 软岩隧道中快速主动支护的必要性与有效性分析 24
2.2.1 计算模型、参数及工况 24
2.2.2 主动支护的有效性 25
2.2.3 快速(主动)支护的必要性 31
2.3 软岩隧道快速主动支护技术的实现形式及其体系组成 33
2.3.1 现行常用预应力锚固体系概述 33
2.3.2 常用预应力锚固方式在软岩隧道中的适应性研究 35
2.3.3 软岩隧道中适宜的快速主动支护技术的提出 41
2.3.4 快速主动支护体系的合理组成 42
2.4 本章小结 42
第3章 基于协同作用效应的新型高强预应力快速锚固系统研发 44
3.1 软岩隧道锚固系统中垫板受力特性及其适配性研究 44
3.1.1 垫板主要型式及其作用机理 44
3.1.2 软岩环境下垫板受力特性的现场试验研究 46
3.1.3 基于数值仿真的软岩隧道锚固体系中垫板力学特性研究 53
3.1.4 软岩隧道中预应力锚固系统适宜垫板参数分析 64
3.2 预应力锚固系统中球形垫圈作用机理及效用性研究 65
3.2.1 球形垫圈作用机理 65
3.2.2 球形垫圈效用性试验 66
3.3 纯水泥注浆体适宜水灰比及其力学特性研究 73
3.3.1 纯水泥注浆体的适宜水灰比 73
3.3.2 0.4水灰比纯水泥浆的注浆饱满度室内试验研究 75
3.3.3 0.4水灰比纯水泥浆在软岩隧道中的锚固性能测试 78
3.4 软岩隧道锚固系统中钢带受力特性及结构效应研究 81
3.4.1 钢带的类型及其特点 81
3.4.2 钢带的协同支护机理 82
3.4.3 钢带参数对围岩支护效果的影响 83
3.5 软岩隧道中快速预应力锚固系统的研发 95
3.5.1 矿业领域小孔径预应力锚索系统技术特点浅析 95
3.5.2 软岩隧道中快速预应力锚固系统的建立 96
3.5.3 软岩条件下新型鸟笼锚索快速锚固性能试验研究 99
3.6 本章小结 104
第4章 快速主动支护效应下本构模型的开发及其应用 105
4.1 围压效应下的软岩力学特性演化规律研究 105
4.1.1 围压对软岩力学特性的影响分析 105
4.1.2 不同围压下炭质板岩的力学特性试验 109
4.2 基于Fish的主动支护效应本构模型开发 114
4.2.1 FLAC3D常用内置本构模型简介 114
4.2.2 新型本构模型开发关键要点 117
4.2.3 软岩隧道中基于主动支护效应本构模型的合理性检验 118
4.3 软岩隧道中主动支护的作用机制研究 121
4.3.1 计算模型、参数与工况 121
4.3.2 计算结果与分析 122
4.4 本章小结 126
第5章 基于位移差的预应力锚固体系设计方法 127
5.1 基于位移差的预应力锚固体系设计原理与分析流程 127
5.1.1 预应力锚固系统中位移差概念的提出 127
5.1.2 基于位移差的预应力锚固系统设计方法/流程 132
5.2 基于数值仿真进行锚固参数设计时关键问题的处理 133
5.2.1 主动支护体系的适应性浅析 133
5.2.2 计算模型及关键问题处理 134
5.3 软岩隧道中基于位移差的预应力锚固系统参数设计 135
5.3.1 变形管理等级制定 135
5.3.2 预应力值设计 136
5.3.3 预应力锚索长度设计 140
5.3.4 预应力锚索间距设计 145
5.3.5 预应力锚索短、长组合设计 149
5.3.6 主动支护关键参数建议 153
5.4 本章小结 153
第6章 软岩隧道中快速主动支护体系变形控制效应 154
6.1 木寨岭公路隧道主动支护试验段概况 154
6.2 软岩试验段主动支护体系方案设计 155
6.2.1 主动支护体系关键设计参数 155
6.2.2 主动支护体系组成构件 156
6.2.3 主动支护体系的构件组成与性能要求 157
6.2.4 与分部开挖相配套的主动支护技术施工设计 158
6.3 软岩隧道中主动支护体系变形控制效果分析 161
6.3.1 试验段主动支护体系监控方案的制定 161
6.3.2 围岩稳定性分析 166
6.3.3 支护结构受力特性与安全性分析 171
6.4 软岩隧道中主、被动支护体系的变形控制效应对比 174
6.4.1 “强力被动支护”段概况 174
6.4.2 主动与强力被动支护模式下围岩稳定性对比分析 179
6.5 本章小结 182
第7章 软岩隧道中快速主动支护体系配套工艺技术 183
7.1 软岩隧道中鸟笼锚索系统快速施工工艺 183
7.1.1 软岩隧道中可快速成孔的锚杆钻机选型与钻具改进 183
7.1.2 鸟笼锚索现场工艺试验 200
7.1.3 鸟笼锚索施工工艺流程与要点 202
7.2 软岩隧道主动支护体系关键施工工艺技术 204
7.2.1 主动支护技术的工艺流程与要点 204
7.2.2 主动支护体系“先锚后支”工艺流程与要点 205
7.3 本章小结 206
参考文献 209
彩版 211