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软弱隧道围岩拱顶塌方及锚杆支护效应试验研究
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:U45[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804, [2]同济大学岩土与地下工程交通教育部重点实验室,上海200092, [3]中铁七局集团第二工程有限公司,陕西西安710032
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(41130751);国家自然科学基金资助项目(51174197); 西部交通建设科技项目(2011ZB04)
中文摘要:

为研究软弱岩体中隧道开挖引起的围岩失稳破坏特征以及锚杆的加固效应,以IV级围岩为参照对象,开展一系列无锚杆和有锚杆支护条件下的隧道开挖地质力学模型试验,并对拱顶围岩的位移、应力和宏观破坏形式的发展变化规律进行分析。研究结果表明:(1)隧洞开挖后,围岩破坏始自隧道两侧拱脚,渐次向上延伸并塌落成拱;(2)由于锚杆的悬吊挤压作用及其与岩层的组合梁效应,显著减少了拱顶岩体塌落范围;(3)锚杆通过对岩体施加黏锚力,提高了锚固范围内岩体的强度和韧性,有利于增强围岩的承载能力和抵抗变形能力;(4)锚杆支护对围岩应力分布起调节作用,使得围岩能在较高的能量状态下获得稳定平衡,并延缓了围岩进入"软化"阶段。上述研究成果可为软弱隧道围岩稳定性评价以及支护结构的设计与施工提供一定的借鉴和参考作用。

英文摘要:

In order to study the failure characteristics of weak rock mass and the anchoring effect of rock bolts,a series of geomechanical model experiments were carried out to simulate tunnel excavation in rock mass of grade Ⅳ,which includes two modes,unsupported and supported with bolts. Subsequently,the evaluation laws of displacement,stress and the macroscopic failure forms of the surrounding rock mass were analyzed through a comprehensive comparison. According to the experiment results,the following conclusions can be drawn.(1)The damage of surrounding rock induced by tunnel excavation starts from tunnel arch foot,extending upwards gradually and collapsing into arch eventually.(2) Due to the anchor suspension and extrusion effect of bolts combined with the rock beam effect,the rock collapse zone can be reduced significantly.(3) The bolts can improve the strength and toughness of rock mass owning to the applied anchor force,which is conducive to enhance the bearing capacity and the deformation resistance ability of surrounding rock.(4) The bolts can make the surrounding rock obtain a stable equilibrium with high energy,which not only makes the stress distribution in rock mass more balanced,but also delays the rock entering into the "softening" stage. The conclusions gained can provide references for the stability evaluation of soft rock mass during tunnel construction as well as the design and construction of the supporting structures.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823