地铁隧道围岩稳定性分析与锚注支护研究

论文摘要

锚注法支护技术是指将锚喷支护与注浆加固技术结合起来,采用内注外锚式注浆锚杆来实现锚、注合一,对地下工程破碎围岩进行主动加固与支护,发挥加锚注围岩的自承载能力,实现风化破碎岩层的自身稳定性。锚注法支护在软弱围岩地铁隧道的支护中效果显著,具有及其广阔的应用前景。本文在前人相关研究成果的基础上,以青岛拟建地铁隧道工程为背景,分析了隧道围岩稳定性的自然因素和人为因素,隧道围岩失稳的力学机理,围岩应力的分布情况,围岩稳定性的各种研究方法以及围岩失稳的判据。然后对锚注联合支护加固作用机理、注浆加固作用机理以及锚注支护与围岩共同作用机理进行了理论分析。并且给出了锚注支护参数的确定方法。建立了锚注加固后围岩的力学计算模型,详细阐述了锚注加固圈围岩处于极限平衡状态和弹性状态两种情况下隧道周边围岩应力分布规律、极限平衡区半径、隧道周边位移求法。利用ANSYS软件对锚注支护地铁隧道进行数值模拟计算,研究锚注支护对围岩稳定性的影响效果,并对支护参数进行优化。结合利用正交设计方法和ANSYS软件对锚注支护参数进行优化,确定最优支护方案,并且分析各因素对支护效果的影响显著程度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容与技术路线
• 2 隧道围岩稳定性分析
• 2.1 隧道围岩稳定性影响因素分析
• 2.2 隧道围岩失稳的力学机理
• 2.3 隧道围岩的应力分析
• 2.4 围岩的失稳判据
• 2.5 围岩稳定性研究方法
• 2.6 本章小结
• 3 锚注支护机理分析
• 3.1 锚注联合支护加固作用机理分析
• 3.2 注浆加固作用机理分析
• 3.3 锚注支护和围岩的共同作用
• 3.4 锚注参数的确定
• 3.5 本章小结
• 4 锚注加固围岩力学计算模型的建立
• 4.1 锚注加固圈内的围岩处于极限平衡状态
• 4.2 锚注加固圈内的围岩处于弹性状态
• 4.3 本章小结
• 5 锚注支护数值模拟研究
• 5.1 ANSYS软件简介
• 5.2 地铁隧道锚注支护数值模拟计算模型的建立
• 5.3 地铁隧道锚注支护数值模拟计算结果
• 5.4 地铁隧道锚注支护数值模拟计算结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 基于正交设计法的锚注支护参数优化
• 6.1 正交设计的一般步骤
• 6.2 正交表
• 6.3 交互作用
• 6.4 实例分析
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文
• 主要参考文献