初支混凝土硬化特性与围岩流变耦合作用机制

INTERACTION MECHANISM BETWEEN PRIMARY SUPPORT AND RHEOLOGICAL SURROUNDING ROCK CONSIDERING HARDENING PERFORMANCE OF SHOTCRETE

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中文摘要：喷射混凝土作为初期支护重要组成部分广泛应用于隧道工程.深埋软岩隧道开挖时,喷射混凝土硬化特性及围岩流变效应均于时间有关,使得围岩变形及结构受力错综复杂.基于此,该文建立了考虑喷射混凝土硬化特性与围岩流变效应的耦合解析模型,阐明了流变岩体隧道"支护-围岩"动态演化机制,分析了喷射混凝土设计参数、隧道工程参数及围岩流变特性等对"支护-围岩"动态作用的影响机制,并通过具体实例探讨了不同支护类型的时效支护特性.分析表明:喷射混凝土施作初期刚度较低,在围岩流变特性及开挖空间效应下围岩变形速率大,而喷射混凝土承担荷载较不考虑其硬化特性时要小,对于流变岩体隧道宜采用早强混凝土限制围岩早期变形;围岩流变荷载与喷射混凝土刚度均随时间逐渐增大,不考虑围岩流变效应会低估喷射混凝土对围岩变形控制效果及所承担荷载水平;型钢钢架+喷混支护体系刚度较大有利于限制围岩变形,格栅钢架+喷混支护刚度较小更利于围岩应力释放;隧道支护时机的选择应综合考虑围岩流变效应、支护类型、喷混硬化特性、隧道掘进速率的影响,进一步给出了不同支护类型的支护时机-掘进速度的极限关系曲线.研究成果可为类似隧道工程支护设计、施工提供理论依据.

作者：

刘昌、张顶立、孙振宇、张素磊、方黄城、李然

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作者单位：

北京交通大学城市与地下工程教育部重点实验室,北京100044

青岛理工大学土木工程学院,青岛266033

关键词：

隧道工程软弱围岩流变效应喷射混凝土硬化 "支护-围岩"动态作用机制

基金：

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金中国博士后科学基金

项目编号：

51738002U1934210519783562020M682138

出版年：

2023

DOI：

10.6052/j.issn.1000-4750.2021.08.0619

工程力学

中国力学学会

工程力学

CSTPCDCSCD北大核心

影响因子：1.083

ISSN：1000-4750

年,卷(期)：2023.40(1)

参考文献量16