基于小间距工况下的隧道全长粘结式锚杆的作用分析及数值模拟

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随着高速公路的发展,隧道的建设越来越多,建设的环境也越来越复杂,由于环境的限制,隧道两洞的间距也越来越小,如此同时人们对其围岩的稳定也越来越关注,所以对其采取合理有效的支护手段也显得越来越重要,全长粘结式锚杆作为隧道支护中最常用的方式之一,对维护隧道围岩的稳定起着不可代替的作用。本文以在建的小间距隧道为工程依据,在前人理论研究和实验研究的基础上,总结出影响隧道围岩稳定性的五种主要的内在因素和四种外在因素,并分别对其进行了详细的阐述;总结出了隧道的五种常见的破坏形态,并分析归纳出了判断围岩失稳的四种判据;通过对锚杆作用机理的研究总结出现有几种锚杆的锚固方式,并对全长粘结式锚杆的作用机理进行了详细研究,得出全长粘结式锚杆的锚固轴力主要是通过锚杆杆体与粘结材料简单粘结力和粘结材料与围岩体间的粘结力提供的,但其抵抗其围岩间相互错动而产生的剪切应力的能力则是通过锚杆自身材料的力学性能所提供。最后本文通过研究目前常用的求解岩土工程问题的几种方法,对比分析现有的解决隧道支护问题的研究手段,最终选择以FLAC3D有限差分程序为研究手段,对锚杆的不同布设部位、不同环向间距以及不同长度等不同条件,设计出28种工况,分别对其进行数值模拟,并对28种工况下锚杆的支护效应的数值模拟计算结果进行分析,得出在旗山隧道所处地、V级围岩条件下的合理的锚杆布置部位、合理的环向布锚间距和合理的锚杆长度。
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