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现代隧道技术 2025, Vol. 62 Issue (3) :40-49    DOI:
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不同形式拱架初期支护变形规律实测与数值研究
(1.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司,成都 610041;2.石家庄铁道大学土木工程学院,石家庄 050043;3.中铁西南科学研究院有限公司,成都 611731)
Field Measurement and Numerical Study on Deformation Behavior of Initial Supports with Different Arch Types
(1. Sichuan Highway Planning, Survey, Design and Research Institute Co., Ltd., Chengdu 610041; 2.School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043; 3.China Railway Southwest Research Institute Co., Ltd., Chengdu 611731)
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摘要 为研究软弱松散围岩隧道中不同形式拱架结构的受力及变形特征,以乐西高速公路毕莫园隧道为工程背景,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,对比分析?159×5 mm、?140×6 mm、120 mm×120 mm×5 mm钢管混凝土拱架以及I20b型钢拱架在隧道开挖后的力学响应。研究结果表明:与I20b型钢拱架相比,钢管混凝土拱架的用钢量减少36.2%~41.9%,喷射混凝土用量降低15%~30%,监测位移减少63.08%~72.31%,且拱顶处监测应力值更大,围岩塑性区范围更小;4种拱架支护下,围岩在边墙及拱脚处易发生剪切和张拉破坏,拱架竖向最大位移均发生在拱底,中心点隆起值为11.28~11.8 mm。钢管混凝土拱架兼具材料的经济性与高刚度和高强度的支护性,但在边墙、拱脚处仍存在较大范围的围岩塑性区,建议通过注浆加固或优化锚杆支护参数等措施提高围岩稳定性。
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葛正辉1 郑建国1 李新志2 陈 鹏3 宁志玮2 王鹏程2
关键词钢管混凝土   隧道支护   结构变形   现场试验   数值模拟     
Abstract: :To investigate the mechanical and deformation characteristics of different arch support structures in tun? nels with weak and loose surrounding rock, the Bimoyuan Tunnel on the Leshan-Xichang Expressway was selected as the engineering background. A combined approach of field tests and numerical simulations was employed to compare the mechanical responses of four types of initial support arches after tunnel excavation: ?159×5 mm, ?140×6 mm,and 120 mm×120 mm×5 mm concrete-filled steel tube (CFST) arches, and I20b steel arches. Results show that compared with the I20b steel arches, the CFST arches reduce steel consumption by 36.2%~41.9%, shotcrete volume by15%~30%, and measured displacement by 63.08%~72.31%. However, the maximum monitored stress values were observed in CFST arches, and the range of the surrounding rock plastic zone was significantly smaller. Under all four arch support types, shear and tensile failures were more likely to occur at the sidewalls and arch feet, and the maximum vertical displacement of the arches occurred at the arch bottom, with central uplift values ranging from 11.28 mm to 11.8 mm. Therefore, CFST arches offer a favorable combination of material efficiency, high stiffness, and strong support capacity. Nevertheless, substantial plastic zones still exist at the sidewalls and arch feet. It is recommended to improve the stability of the surrounding rock by grouting reinforcement or optimizing rock bolt support parameters.
KeywordsConcrete-filled steel tube (CFST),   Tunnel support,   Structural deformation,   Field testing,   Numerical simulation     
作者简介: 葛正辉(1986-),男,硕士研究生,高级工程师,主要从事隧道与地下工程结构方面的研究工作,E-mail: 236415308@qq.com. 通讯作者:郑建国(1979-),男,硕士研究生,正高级工程师,主要从事公路隧道勘察设计及科研工作,E-mail:65224545@qq.com.
引用本文:   
葛正辉1 郑建国1 李新志2 陈 鹏3 宁志玮2 王鹏程2 .不同形式拱架初期支护变形规律实测与数值研究[J]  现代隧道技术, 2025,V62(3): 40-49
GE Zhenghui ZHENG Jianguo1 LI Xinzhi CHEN Peng3 NING Zhiwei WANG Pengcheng2 .Field Measurement and Numerical Study on Deformation Behavior of Initial Supports with Different Arch Types[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2025,V62(3): 40-49
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2025/V62/I3/40
 
没有本文参考文献
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