圆宝山隧道炭质板岩大变形段初期支护结构受力特性研究

为了准确掌握丽香铁路圆宝山隧道炭质板岩大变形段初期支护结构受力特性,结合深埋炭质板岩隧道大变形特点,通过调查分析发现炭质板岩具有显著的各向异性特征,在地下水、高地应力及施工扰动等复杂因素作用下表现出显著的蠕变特性,从而导致隧道发生大变形。同时,对圆宝山隧道展开围岩变形及初期支护受力监测,监测结果表明,薄层炭质板岩段围岩的变形速率、变形量整体上较中厚层炭质板岩段围岩大,且达到稳定所需的时间更长;围岩压力与钢拱架应力基本呈从拱顶到拱脚减小的趋势,且围岩压力最大值出现在拱肩,而钢拱架应力最大值分布位置不固定,常见分布位置为两侧拱墙上下,这与钢拱架因发生扭曲而设置横支撑基本吻合;变更支护参数后,围岩的时效特性有明显改善,尤以薄层炭质板岩段围岩最为明显,同时围岩压力分布更加均匀,钢拱架出现拉应力现象不再集中。基于上述研究成果,选择I18型工字钢焊制钢架、设置间距为0.6m、喷射厚为27cm的C25混凝土作为初期支护,同时采用"弱爆破、短进尺"的掘进方式,以达到控制深埋炭质板岩隧道围岩变形的目的。     

砂土串囊式充气锚杆的试验研究及其群锚效应

为揭示充气锚杆在砂土中的群锚效应,采用自主研发的新型串囊式充气锚杆,研究在砂土地层中的力学特性及其群锚效应。砂土的组成主要是80%以上的沙子和20%以下的黏土。这类土壤土质疏松,渗透性好。黏土是一种黏性土,砂粒少,水不易通过,具有较好的可塑性。首先改变串囊式充气锚杆的气囊长度,并将试验结果与单囊式充气锚杆的试验结果进行对比,以获取最佳气囊长度;然后改变锚杆间距来获取锚杆理想间距;最后以获取的优化气囊长度和间距为依据进行三锚及四锚的抗拔试验,分析三锚及四锚情况下的群锚效应。试验结果表明:在锚杆间距为35cm并且单个气囊长度为120mm时,能使串囊式充气锚杆极限承载力的提升和极限位移的控制效果最好;随着锚杆之间距离的增大,平均极限承载力先增大后减小,群锚效应系数也呈现先增后减的规律;对比双锚、三锚布置形式,推断锚杆最佳布置形式为四锚矩形布置,布置间距为35cm。