超前支护下隧道掌子面稳定性极限上限分析

摘要：

软弱围岩隧道施工中,常采用超前支护确保隧道施工的安全.为了评价超前支护下隧道稳定性,建立了超前支护作用下截锥体、对数螺旋线共同破坏模型,基于极限分析上限法和综合强度折减法并考虑初期支护未支护段的影响,推导出了隧道稳定安全系数的目标函数,并利用Matlab编制程序求解该函数以此判断隧道稳定性.与模型试验结果和已有理论研究成果对比分析,验证了计算方法的合理性,同时分析了影响隧道稳定安全系数的各个因素.研究结果表明:围岩黏聚力、内摩擦角的增加,掌子面锚杆、拱部超前支护的施作对提高围岩稳定性有显著的作用,而初期支护未支护段长度、开挖高度的增加不利于围岩的稳定;在围岩内摩擦角较小时,分台阶开挖降低开挖高度提高隧道稳定性的效果更好;在围岩内摩擦角较大时,掌子面锚杆加固强度的增加对隧道稳定性提高的作用更显著.最后给出了超前支护的施工设计建议图,可为工程中初步确定超前支护参数和施工方法提供参考.

关键词：掌子面稳定性、极限分析上限法、稳定安全系数、超前支护

所属期刊栏目：40

分类号：U455(隧道工程)

资助基金：国家重点研发计划资助项目2017YFC0805401;北京交通大学横向科研项目C18L01030

在线出版日期：2019-07-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2154-2162