包邮软弱围岩隧道预支护结构力学机理研究及工程应用

目 录 第1章 绪 论 / 1 1.1 隧道预支护的意义及前景 / 1 1.2 隧道预支护的主要手段比较 / 2 1.3 管棚及水平旋喷的研究现状 / 4 1.3.1 管棚的研究现状 / 4 1.3.2 水平旋喷拱棚研究现状 / 7 1.3.3 对研究现状的认识 / 11 1.4 本书的主要内容 / 12 第2章 隧道超前预支护力学模型研究 / 13 2.1 管棚预支护改进梁模型研究 / 13 2.1.1 管棚预支护结构力学模型既有研究分析 / 13 2.1.2 改进的管棚地基梁模型 / 15 2.1.3 改进的管棚弹性地基梁模型简化求解 / 19 2.2 水平旋喷预支护拱棚壳模型研究 / 38 2.2.1 壳体力学的基本理论 / 38 2.2.2 水平旋喷拱棚弹性地基柱壳模型的建立 / 44 2.2.3 水平旋喷拱棚力学表达式推导 / 51 2.2.4 水平旋喷拱棚壳体模型案例分析 / 58 2.3 本章小结 / 63 第3章 基于改进梁模型注浆管棚预支护效果分析 / 64 3.1 石头岗隧道下穿衡昆高速浅覆工程 / 64 3.1.1 工程概况 / 64 3.1.2 管棚超前预支护效果 / 67 3.2 长大管棚内力测试及分析 / 69 3.2.1 测试方案 / 69 3.2.2 测试结果分析 / 70 3.3 管棚力学机理的数值研究 / 79 3.3.1 模型建立 / 79 3.3.2 相关参数选取 / 80 3.3.3 模拟结果与实测对比分析 / 84 3.4 小结 / 86 第4章 隧道水平旋喷拱棚力学机制和工程应用 / 87 4.1 工程算例 / 87 4.1.1 工程概况 / 87 4.1.2 水平旋喷桩施工 / 89 4.2 壳体解析模型验证分析 / 90 4.2.1 A类型情况对比验证 / 92 4.2.2 B类型情况对比验证 / 94 4.3 基于壳体解析模型旋喷拱棚变形受力分析 / 95 4.3.1 挠度分析 / 95 4.3.2 纵向受力分析 / 96 4.3.3 横向受力分析 / 99 4.4 基于壳体解析模型旋喷拱棚参数影响分析 / 101 4.4.1 桩径对拱棚挠度影响 / 101 4.4.2 初始挠度对拱棚挠度影响 / 103 4.4.3 开挖高度对拱棚挠度影响 / 104 4.4.4 开挖进尺对拱棚挠度影响 / 104 4.4.5 隧道埋深对拱棚挠度影响 / 106 4.5 本章小结 / 108 第5章 管棚缺陷对其预支护效果影响及克服 / 109 5.1 注浆饱满度对管棚承载影响试验研究 / 109 5.1.1 试验方案 / 109 5.1.2 试件制作 / 110 5.1.3 测点布置 / 113 5.1.4 加载制度及试验装置 / 114 5.1.5 试验结果分析 / 116 5.2 注浆饱满度对管棚承载影响的精细化数值研究 / 119 5.2.1 数值模型建立 / 119 5.2.2 数值试验对比分析 / 120 5.3 注浆饱满度对加强管棚承载影响试验研究 / 122 5.3.1 试件制作 / 122 5.3.2 试验结果分析 / 123 5.4 注浆饱满度对加强管棚承载影响的精细化数值研究 / 125 5.4.1 数值模型建立 / 125 5.4.2 数值计算结果分析 / 126 5.4.3 数值试验对比分析 / 130 5.5 本章小结 / 131 第6章 富水砂层隧道水平旋喷预支护效果分析 / 132 6.1 基于流固耦合作用下水平旋喷拱棚模型试验研究 / 132 6.1.1 相似关系及材料参数 / 132 6.1.2 试验方案设计 / 136 6.1.3 水平旋喷拱棚受力特性的模型试验结果分析 / 138 6.2 基于流固耦合作用下水平旋喷拱棚力学特性的数值分析 / 160 6.2.1 有限元模型建立 / 160 6.2.2 水平旋喷拱棚及掌子面受不同地下水位影响分析 / 164 6.2.3 水平旋喷拱棚及地表沉降受隧道埋深的影响分析 / 170 6.3 本章小结 / 172 第7章 结论与展望 / 173 7.1 主要结论 / 173 7.2 主要创新点 / 174 7.3 进一步研究展望 / 174 参考文献 / 176