锁脚锚杆对层状软岩隧道加固机理研究

为了揭示炭质板岩隧道施工过程位移及力学变化规律,提出并验证加强支护措施有效性。以某高速公路隧道工程为依托,通过现场试验测试及数值模拟,分析了断面YK11+460拱顶下沉与周边收敛变形曲线,揭示了断面YK11+460围岩压力、钢拱架及混凝土应变规律。提出了“三台阶锁脚锚杆+钢拱架纵向连接”加强支护措施。研究表明:基于数值模拟得锁脚锚杆设置建议角度为35°,设置长度宜取3.5 m;采用加强支护措施结构处于稳定状态后,拱部位置围岩压力由0.83降至0.74 MPa,钢拱架应变由4 029降至2 719με,混凝土形变由2 346降至1 773με,断面ZK10+360拱顶累计形变量为13.6 mm,上、中、下台阶累计收敛值依次为6.1、5.4、3.9 mm;采用加强支护技术措施后,上台阶开挖施工后初支拱部受力水平略高于常规施工技术;仰拱施作完毕拱顶、拱腰、边墙呈统一受力状态,拱架沿纵向连为整体,增强了围岩稳定性,减小围岩松动压力,改善了初期支护结构受力状态。

软弱围岩隧道锁脚锚杆受力特性及其力学计算模型

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中应用非常广泛,为了研究其受力特性,以包茂线西康高速公路包家山特长公路隧道为依托,采用现场试验的方法,对典型断面锚杆轴向应力进行测试,结果表明:拱部锚杆受力较小,最大应力仅为锚杆极限应力的11.5%,作用不大;锁脚锚杆受力较大,最大应力达到锚杆极限应力的55.4%,作用很大;锁脚锚杆受长度和角度限制,不能发挥锚固作用。在分析其受力特性的基础上,采用结构力学和弹性地基梁的方法,建立了钢架和锁脚锚杆力学计算模型。应用该模型对隧道测试断面处的锁脚锚杆受力进行了分析计算,给出了锁脚锚杆弯矩分布图。根据弯矩推算锚杆应变值,并与实测值进行对比,结果表明:实测值和计算值规律一致,在距离孔口最近位置处锚杆应变最大,随着距离孔口距离增大,应变逐渐变小。

砂卵石地层中锁脚锚杆分析与优化研究

为了探究砂卵石地层中锁脚锚杆的支护作用并对布设角度和长度进行优化,文章以成都地铁19号线为工程背景,依托数值模拟技术,分别建立不同下插角度与长度的锁脚锚杆分析模型,计算得出如下结论:锁脚锚杆下插角度由水平转为竖直的过程中,拱顶沉降与支护结构应力呈现先减小后增大趋势,在下插角度45°时最小;在锁脚锚杆长度逐渐增加过程中,支护结构竖向位移呈现减小趋势,并在4.5 m后趋于稳定;为保证施工的安全性与经济性,建议施工时采用45°下插角以及4.5 m长度锁脚锚杆作为施工方案。

天津关隧道软岩大变形段锁脚锚杆支护技术研究

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中应用非常广泛,为研究其受力特性,以天津关软岩隧道为依托,采用现场试验与理论分析相结合的方法,研究锁脚锚杆的支护效果、提出进一步优化措施,并研究锚杆直径和长度对支护效果的影响。研究结果表明,虽然ϕ42×4锁脚锚杆的支护效果好于ϕ22早强砂浆锁脚锚杆,但依然不能很好地控制围岩变形。相比ϕ42×4锁脚锚杆,ϕ89×6锁脚锚杆能很好地控制围岩变形,说明锁脚锚杆管径对其支护效果具有重要影响。围岩变形速率与隧道开挖过程有密切关系,采用三台阶七步开挖法施工时,要特别重视第3步开挖时的支护。

土岩“二元基坑”吊脚桩支护体系锁脚锚杆预加轴力计算方法研究

为解决土岩二元基坑吊脚桩支护体系中吊脚桩、岩肩与锁脚锚杆之间的相互作用力学机制,根据吊脚桩桩底位于岩质边坡潜在滑动面的位置,分别提出锁脚锚杆预加轴力的计算方法:1)当吊脚桩位于潜在滑动面以下位置时,锁脚锚杆的预加轴力等于岩层基坑未开挖时的被动区合力减去岩肩能提供的反力;2)当吊脚桩位于潜在滑动面以上位置时,锁脚锚杆的预加轴力等于滑块对吊脚桩嵌固段的推力加上岩层基坑未开挖前被动区的土压力。并给出2种工况下锁脚锚杆预加轴力的计算公式。最后通过有限元方法进行数值验证。结果表明:按照提出的计算方法得到的锁脚锚杆预加轴力基本合理。

锁脚锚杆控制隧道初期支护沉降的原理和应用

当前软岩隧道初期支护因沉降变形量大而造成的成本消耗高问题较突出,初期支护底脚作用力与锁脚锚杆抗力不平衡是隧道初期支护沉降的主要原因,其中建立支护底脚与锁脚锚杆之间力的平衡关系是控制隧道初期支护沉降变形的重要前提。以弹性地基梁柱原理和摩擦桩原理来计算分析锁脚锚杆的内力和位移及其与地基的反力关系,以此确定锁脚锚杆的承载能力;通过分析锁脚锚杆对支护结构的柔度,确定其与支护结构的相互影响,进而建立考虑锁脚锚杆对支护结构底脚影响的支护结构力学计算模型,计算其作用于锁脚锚杆端上的作用力作为锁脚锚杆的设计依据;按照上述原理,分析了Ⅴ级围岩当前流行的?42锁脚锚管的不足,并示例计算分析了?108锁脚锚管的承载能力;最后以Ⅵ级围岩风积砂隧道施工的实例来说明“分布式”加强锁脚锚管以及锁脚锚桩控制支护沉降变形的显著效果验证技术的可行性;结论认为软岩隧道初期支护可按照“荷载—结构”原理确定围岩与支护、支护与锁脚锚杆之间的作用力与反作用力关系,达成支护结构之间力的平衡稳定以实现控制支护沉降的目的。

锁脚锚杆作用机理及其在厦门翔安隧道中的应用研究

在系统研究锁脚锚杆作用机理的基础上,结合厦门海底隧道软弱破碎围岩地段锁脚锚杆的实际施工状况,建立锁脚锚杆力学分析模型,考虑锁脚锚杆在不同打入角度、有无注浆、设置垫块与否等因素,对拱顶下沉量进行数值模拟,并结合现场监测,对工作面开挖扰动区应力、位移场进行分析,系统地研究了锁脚锚杆受力和变形规律。据此分析了各影响因素与拱顶沉降的关系,优化锁脚锚杆的设计和施工方法。

锁脚锚杆和系统锚杆对软弱围岩隧道安全性影响研究

针对软弱围岩隧道开挖过程中,出现变形过大的问题,施工现场往往采用锁脚锚杆和系统锚杆的支护措施。通过数值模拟的方法,对比分析锁脚锚杆和系统锚杆对支护结构的变形和内力的影响,得到如下结论:锁脚锚杆在隧道整体下沉方面,作用更为明显;系统锚杆对隧道的水平收敛效果更好;添加系统锚杆相对于锁脚锚杆对隧道整体的安全性提高更大。综合考虑软弱围岩拱顶沉降大和水平收敛大的现状,施工过程中,应该综合使用系统锚杆和锁脚锚杆,以保证隧道的安全施工。

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中的应用

在研究锁脚锚杆作用机理的基础上,对软弱围岩隧道采用锁脚锚杆时的支护效果进行分析,应用有限元分析软件MIDAS/GTS进行数值模拟、计算和分析。分析结果表明,合理的锁脚锚杆长度和打入角度不仅能够有效地限制围岩的变形程度,而且有利于发挥支护结构承载能力。经过不断计算,一般土质隧道的锁脚锚杆的适宜长度大约为33.5m锁脚锚杆打入角度为0°时,拱顶下沉量及净空收敛量最少。

基于ABAQUS的锁脚锚杆全长位移分布变化特征的研究

随着黄土隧道的大量修建，作为其中重要和有效的支护手段，锚杆被广泛应用。但目前对于锚杆力学特性的研究仍不够全面和深入。本文采用数值模拟的方法对锁脚锚杆进行研究，分析了锁脚锚杆全长位移分布变化规律和不同打设角度时锁脚锚杆的整体变形特征。得出结论：小角度打设的锚杆变形以竖向弯曲为主，大角度打设的锚杆变形除了竖向弯曲还会发生纵向滑移。

锁脚锚杆在软弱地层隧道中围岩变形控制的研究

在软弱围岩地层中开挖隧道时,由于围岩性质较差,系统锚杆的作用无法发挥,导致使用系统锚杆的初期支护无法维持隧道的稳定性。在实际施工中,常采用锁脚锚杆代替系统锚杆进行初期支护。为研究采用锁脚锚杆的初期支护对隧道稳定性的影响,以某软弱围岩隧道为研究背景,利用数值模拟软件,分析采用系统锚杆和锁脚锚杆的初期支护对软弱围岩隧道稳定性的影响。结果表明,在软弱围岩隧道中,利用锁脚锚杆代替系统锚杆进行初期支护,能够有效地控制围岩变形,有利于维护隧道的稳定性,同时能够降低施工成本、加快施工速度。使用锁脚锚杆的初期支护对保证软弱地层隧道的稳定性具有重要意义。

基于三台阶开挖工法的锁脚锚杆位置模拟优化

基于新疆乌尉1号软岩隧道原有支护设计,采用MIDAS GTS数值模拟软件对锁脚锚杆施作位置进行数值模拟,分析三台阶下锁脚锚杆不同位置的作用,给出锁脚锚杆合理施作位置。由模拟结果可知,在上台阶和下台阶处施作锁脚锚杆对围岩拱顶变形有良好的约束能力,中台阶处施作锁脚锚杆对拱顶约束较少,但对周边变形有明显约束作用,分析结果为新疆乌尉1号软岩隧道支护设计提供指导。

浅析黄土隧道锁脚锚杆施工技术

本文通过宝鸡至麟游矿区铁路专用线2座隧道施工中锁脚锚杆的应用及效果检验，分析在采用不同方法施工锁脚锚杆（管）时，锁脚锚杆（管）的受力及变形规律，隧道洞顶的下沉及水平收敛，总结出适合黄土隧道围岩初期支护及锁脚锚杆（管）的施作工艺。

高陡边坡脚手架的稳定性研究

为研究高陡边坡脚手架的稳定性,以实际工程项目为背景,借助有限元软件,研究分析立杆间距和立杆步距两个布设参数对扣件式钢管脚手架整体稳定性的影响,并引入锁脚锚杆技术优化脚手架的边界连接性能,以提高扣件式钢管脚手架整体稳定性。通过以上研究,可以合理确定脚手架结构搭设参数,加强脚手架在高陡边坡施工作业过程中的安全稳定性能,并为类似工程提供借鉴。

拱架锁脚锚杆(管)高精度安装施工技术

隧道及地下工程初期支护拱架一般采用锁脚锚杆(管)等形式进行固定,主要采用风钻配合人工进行钻眼安装,并通过点焊连接的方式固定在拱架上。该方法存在打设角度不易控制,连接牢固性差等问题,直接影响到锚杆工作效果。介绍了一种简易固定安装控制钻眼角度,再通过垂直L形连接筋实现锁脚锚杆(管)的有效连接,提升了锁脚锚杆(管)与拱架连接质量,研究结论可供类似工程参考。

黄土隧道锁脚锚杆对支护体系的影响分析

黄土隧道施工的实际情况,对黄土隧道锁脚锚杆对支护体系的影响进行研究,先结合实际,对黄土隧道锁脚锚杆对支护体系的影响进行研究,旨在提高黄土隧道的施工质量,提高隧道的安全系数,降低安全隐患。

全风化花岗岩富水地区隧道锁脚锚杆作用及受力浅析

全风化花岗岩地区,尤其是富水地区在施工隧道时,极易发生隧道初期支护沉降变形.本文以某在建高速铁路隧道为数据基础,建立初期支护钢架及锁脚锚杆力学计算模型,建立了隧道锁脚锚杆在不同打设角度及长度时与隧道变形的对应关系.最后得出了结论：在软弱围岩地区,隧道锁脚锚杆角度宜为0＆#176;~15＆#176;,长度3~3.5 m.

软弱堆积体隧道注浆范围与锁脚锚杆研究

隧道穿越软弱堆积体会造成开裂掉块等现象因而有必要对软弱堆积体隧道展开研究。文章通过建立三维软弱堆积体-隧道模型,针对软弱堆积体隧道受力变形特征确定其合适经济的注浆范围,并对锁脚锚杆在堆积体隧道中的作用展开研究,相关结论如下:围岩变形与塑性区分布主要集中在软弱堆积体中,拱底处隆起,左右拱肩处产生较大沉降并向上传播至地表,开挖过程的拱顶沉降远大于施工结束时;针对软弱堆积体隧道的合理注浆范围为6m,继续扩大注浆范围在牺牲经济性的同时将造成拱顶沉降、拱底隆起以及围岩压应力的反弹;锁脚锚杆能抑制软弱堆积体隧道拱顶沉降及周边收敛。

软弱围岩隧道取消系统锚杆的现场试验研究

在软弱围岩隧道中,提出初期支护结构由钢架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚杆+纵向连接筋组成,即取消系统锚杆用钢架联结处的锁脚锚杆代替。以包家山隧道为依托工程,采用现场试验的方法,选取2个试验段,进行锁脚锚杆取代系统锚杆后,有、无拱部锚杆的对比试验研究。对比试验的内容包括:隧道初期支护的净空收敛、围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、锚杆轴力和纵向连接筋应力等。研究结果表明:2个试验段初期支护变形趋于稳定,结构受力安全,说明取消系统锚杆不影响初期支护结构的安全与稳定;拱部锚杆有受拉,也有受压,但受力都不大,最大拉应力仅为钢材极限强度的11.8%,其支护作用不明显;锁脚锚杆大部分受拉,最大值达到191MPa,钢架支护作用明显,在支护体系中发挥着重要作用。取消系统锚杆减少了施工工序,降低了工程造价,缩短了工序循环时间,有利于及早封闭围岩以形成完整的支护结构。经济价值和社会效益显著。

公路隧道预设计中系统锚杆配置范围的研究

目前工程类比法被广泛的应用于公路隧道工程设计中,然而部分工程类比的系统锚杆设计与人们在不断的探索与大量的实践中认识到的规律存在较大的分歧与矛盾。分别对公路隧道系统锚杆在硬岩、软岩以及松散土砂中的作用机理和主要作用效果进行研究,并以此为依据,得出不同的研究结论:①在块状硬岩与水平走向的层状硬岩中,锚杆主要为悬吊和缝合固定的作用,分别以提高围岩的内摩擦角和组合梁效应为作用机理,并提出在硬岩中系统锚杆采用局部设置和拱部设置的设计方案;②软岩中系统锚杆以注浆加固、形成承载拱为主要目的,以提高围岩的内聚力,降低承载拱高度为作用机理,并提出在软岩中系统锚杆应在除仰拱外的全断面设置的设计方案;③土砂围岩中,拱部覆土多为不稳定土体,且塌落高度较大,锚杆应以锁脚和稳定掌子面为主要目的,设计方案应以加强支护结构为主,取消或减少拱部系统锚杆,以降低工程造价和尽早地闭合支护结构。