软岩隧道锁脚锚管应变现场测试及对拱脚的约束作用研究

作     者：陈建勋 陈丽俊 罗彦斌 刘立明 王传武 赵鹏宇 CHEN Jian-xun;CHEN Li-jun;LUO Yan-bin;LIU Li-ming;WANG Chuan-wu;ZHAO Peng-yu

作者机构：长安大学公路学院陕西西安710064 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(41831286) 国家自然科学基金青年项目(51808049) 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2023年第36卷第11期

页      码：218-230页

摘      要：鉴于传统电阻应变片法现场测试锁脚锚管应变存在诸多局限,基于光纤光栅传感技术,设计制作了φ50光纤光栅锁脚锚管,开展了光纤光栅法测试锁脚锚管应变的现场试验,分析了软岩隧道锁脚锚管受力特性及支护作用,进而建立了软岩隧道锁脚锚管力学分析模型,推导了锁脚锚管对软岩隧道初期支护拱脚支承刚度的计算公式,探讨了锁脚锚管各参数对拱脚支承刚度的影响规律和敏感度。结果表明:受隧道分部开挖扰动及锁脚锚管连接方式影响,锁脚锚管管身各测点处应变变化规律十分复杂;从管身应变整体分布看,锁脚锚管靠近钢架一端的应变明显大于管身其他部位,靠近钢架一端的应变随时间的变化幅度也明显大于靠近围岩深处一端;锁脚锚管横向以上、下弯曲变形为主,轴向受到拱脚传递的压力,随着锁脚锚管角度的增大,其轴向承压特性越来越显著;锁脚锚管轴向锚固作用很小,主要发挥横向抗弯抗剪能力约束拱脚沉降,对拱脚水平收敛变形的约束作用有限;增大锁脚锚管直径对提升拱脚竖向支承刚度最为有效;锁脚锚管轴向支承条件较差时,增大其角度会显著降低拱脚竖向支承刚度,此时应确保钢架与围岩之间密贴;随着锁脚锚管管身长度的增大,提供的拱脚竖向支承刚度呈现出“先快速增长,然后缓慢增长”的规律;考虑锁脚锚管受力特点及工程经济性,建议φ50锁脚锚管长度取2.5 m。

主 题 词：隧道工程 软岩 现场测试 锁脚锚管 光纤光栅 力学模型 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.11.004

馆 藏 号：203125162...