隧道初期支護安全性評價理論與方法研究

完成了對隧道噴混凝土支護厚度、鋼筋保護層厚度、鋼筋力學性質(zhì)、噴混凝土材料力學性質(zhì)(抗壓強度、抗拉強度、彈性模量)及噴混凝土力學性質(zhì)隨齡期變化等資料的收集，獲得了基本隨機變量的統(tǒng)計資料。完成了C20和C25兩種配合比噴混凝土的性質(zhì)試驗。性質(zhì)參數(shù)隨時間的變化涉及2天、5天、7天和16天齡期，測量參數(shù)包括抗壓強度、彈性模量、干縮系數(shù)和徐變系數(shù)。根據(jù)試驗結(jié)果分析了早齡期噴射混凝土徐變特點，對GL2000模型進行了修正，得到了適合于噴射混凝土早齡期徐變度的預測模型。在前期素噴混凝土的基礎上，建立了格柵鋼架和型鋼鋼架噴混凝土支護的安全性評價方法?？紤]的因素包括隧道內(nèi)溫度變化、噴混凝土的收縮、噴混凝土的徐變。推導了根據(jù)初期支護的測量位移計算支護內(nèi)力的公式。討論了噴混凝土水化熱對支護安全性的影響。噴混凝土水化熱對溫度場有明顯影響的深度為1m，影響的時間主要在噴層施做后5天，對噴層變形的影響主要在于軸向應變。采用C語言，編制了按直接Monte-Carlo法計算支護可靠指標的計算機程序。程序可考慮噴混凝土干縮、徐變和溫度的影響。選擇北京地鐵14號線右安門外站～北京南站區(qū)間及內(nèi)蒙古錫烏鐵路工程扎爾斯臺隧道進口，對隧道初期支護的拱頂下沉、拱腳收斂，以及隧道內(nèi)空氣溫度和濕度進行了現(xiàn)場測量，獲得了測量數(shù)據(jù)，對建立的位移方法進行了驗證。根據(jù)本項目的研究成果已撰寫科研論文11篇，其中8篇已發(fā)表(5篇EI)，1篇已接收(工程力學，EI)，2篇已完稿。 2100433B

針對鐵路及公路隧道，建立通過實測位移進行隧道初期支護安全性評價的理論和方法。具體研究內(nèi)容包括：通過資料調(diào)研和實際測量獲取重要基本隨機變量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；進行噴混凝土變形性能隨齡期增長的實驗，提出噴混凝土強度、剛度參數(shù)的時程曲線；考慮噴混凝土早期收縮、徐變及溫度對變形的影響，推導根據(jù)支護測量位移計算支護內(nèi)力的公式；針對素噴混凝土和鋼架(格柵鋼架和型鋼鋼架)噴混凝土，提出在一定可靠性要求下隧道初期支護的目標位移值(拱頂下沉和水平收斂)的確定方法；編制由基本測量數(shù)據(jù)計算隧道目標位移值的計算機程序；研究結(jié)果實際應用于隧道工程的施工位移監(jiān)控量測，驗證并完善所提方法。本項目研究的意義在于可使隧道初期支護安全性從定值評價發(fā)展為概率評價，更充分地利用位移量測數(shù)據(jù)，增強評價的客觀性，提高隧道信息化施工的技術(shù)水平。

《軟弱地層隧道初期支護技術(shù)——-鋼架噴網(wǎng)鎖腳錨桿組合結(jié)構(gòu)》是關(guān)于軟弱地層隧道初期支護技術(shù)的研究專著，可供從事隧道及地下工程領(lǐng)域研究的科研人員和工程技術(shù)人員，以及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考使用。

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《軟弱地層隧道初期支護技術(shù):鋼架噴網(wǎng)鎖腳錨桿組合結(jié)構(gòu)》內(nèi)容簡介：噴錨支護推廣以來，系統(tǒng)錨桿在軟弱地層隧道中的支護作用，一直是隧道工程界爭論的熱點問題?！盾浫醯貙铀淼莱跗谥ёo技術(shù):鋼架噴網(wǎng)鎖腳錨桿組合結(jié)構(gòu)》從理論到實踐，對隧道變形規(guī)律，系統(tǒng)錨桿在黃土隧道中的支護效果與機理，以及鋼架支護條件下軟弱巖層隧道系統(tǒng)錨桿的作用效果等方面進行了研究。提出軟弱地層隧道初期支護應采用以鋼架為主體的剛性支護體系，即鋼架 噴射混凝土 鋼筋網(wǎng) 鎖腳錨桿（管）（簡稱鋼架噴網(wǎng)鎖腳錨桿）組合支護結(jié)構(gòu)。同時提出“快挖、快支、快封閉，二次襯砌仰拱與邊墻基礎緊跟，二次襯砌適時施作”的軟弱地層隧道施工原則。其研究成果已推廣應用于工程實踐，為國家節(jié)省了數(shù)億元工程費用，經(jīng)濟社會效益非常顯著。