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Monitoring and Analysis of Anchor Bolt Stress in Changba Tunnel

2015-09-18 753 0人评论
 　　摘要：通过对长坝隧道的锚杆的受力特性分析与调研，掌握锚杆的工作状态，以便及时采取措施防止事故发生，节约工程投资。
 
　　1．概述
 
　　长坝隧道为重庆至长沙公路武隆至水江段的双线越岭二车道隧道。隧道左线起迄里程ZK39＋010～ZK39＋643，长633m；右线YK39＋008.26～YK39＋718，长709.74m。隧道主洞建筑限界：净宽10.25m，净高5.0m。长坝隧道ZK39＋510断面位于Ⅳ级围岩段(Ⅳf)中，围岩岩性为紫红色泥岩，该断面处隧道埋深约为52m。洞身拱墙、仰拱衬砌均采用35cm厚C25混凝土，C20喷砼15cm，φ22砂浆锚杆3m。本文根据长坝隧道左线ZK39＋510断面锚杆的受力情况，评价该隧道施工方法的可行性、设计参数的合理性。
 
　　2．锚杆受力监测实施方案
 
　　为了研究锚杆的受力状态，我们在左洞ZK39+510断面布置了锚杆监测断面，进行具体受力状态分析。锚杆的受力监测断面的测点总体布设。埋设的传感器件及时分别采用频率仪来读取相应的监测值。
 
　　3．锚杆受力监测结果分析
 
　　为了更好地分析左洞ZK39+510断面不同部位锚杆受力情况，我们对各断面不同部位各测点的锚杆轴力量测值进行统计分析，初始量测值为锚杆埋设一周后的轴力量测值，最终量测值为锚杆轴力稳定值。
 
　　4.锚杆轴力分布型式
 
　　由于围岩状况的复杂性，锚杆的受力状况也极为复杂。不同类型的锚杆，锚固力也有较大的差异。在各种类型的锚杆中，地下工程应用最广泛的是全长锚固锚杆，所以在这里我们主要探讨全长锚固锚杆的轴力分布型式。锚杆轴力监测工作结果表明：锚杆受力极为复杂，锚杆轴力分布型式多种多样。我们对其进行一定的总结归纳，主要有以下几种类型：
 
　　1）“线”型
 
　　该型式的主要特征为：随着测点埋深的增加，锚杆轴力逐渐减小。如果把岩体当作各向同性的均匀连续介质，无论是弹性理论或弹塑性理论都指出，在某一径向方向上，围岩径向应变的分布应呈现从岩体深部向隧道表面逐渐增长的规律。而作为约束围岩这种变形的全长锚固锚杆，其轴力自然就呈现出“线”型分布，在长坝隧道实测资料中这种分布型式出现的概率较多。
 
　　2）“凸”型
 
　　该型式的主要特征为：锚杆轴力的中性点（最大值点）出现在整根锚杆的中间部位，呈现为中间大两边小。这种类型出现的主要其原因是由于爆破形成的自由面将表层围岩松动，致使表层围岩的变形大部分在锚杆安装前业已完成使应力大量释放。另一方面由于锚杆的变形模量比围岩的变形模量大，使锚杆起到加固围岩的作用，当围岩变形时或者当靠近洞壁的那部分岩体产生塑性流动时，锚杆将阻止这种变形，其结果在锚杆杆体与孔壁通过砂浆产生相互间的剪切作用，在这种情况下，锚杆中轴向力这一位置是强度下降区和弹性区的界限。这种分布型式出现在拱肩部位。
 
　　5.总结
 
　　根据锚杆轴力变化曲线的分析，我们可以得出以下结论：
 
　　①总体上看锚杆轴力量测值不是很大；
 
　　②围岩松动圈大约2~3m；
 
　　③拱顶部位锚杆所受轴力最大，其次是两侧拱肩部位，而两侧边墙部位锚杆所受轴力最小；
 
　　④锚杆轴力随着深度的增加逐渐变小，且右侧锚杆轴力比左侧相应位置锚杆轴力稍大，这正是因为存在偏压的影响，右侧埋深大于左侧。
 
　　从上面的分析可知，长坝隧道采用3m长φ22砂浆锚杆的支护参数是可行的，并且具有较高的安全系数。
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