›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (S1): 437-442.

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锚杆支护圆形隧洞的等效强度参数及可靠性分析

孟 强,赵洪波,茹忠亮   

  1. 河南理工大学 土木工程学院,河南 焦作 454003
  • 收稿日期:2013-06-30 出版日期:2014-06-10 发布日期:2014-06-20
  • 作者简介:孟强,男,1989年生,硕士,从事岩石力学和可靠度方面研究工作
  • 基金资助:

    国家自然基金资助(No. 41072224,No. 41172244)。

Equivalent strength parameters and reliability analysis of circular tunnel with rock bolt supporting

MENG Qiang1,ZHAO Hong-bo1,RU Zhong-liang1   

  1. School of Civil Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo, Henan 454003, China
  • Received:2013-06-30 Online:2014-06-10 Published:2014-06-20

摘要: 通过采用均匀化方法,研究了圆形隧洞的锚杆支护特性,将高密度支护模式下的岩石和锚杆复合体考虑成均匀、连续、强度参数增强的等效材料,简化了岩石和锚杆间复杂的力学耦合问题。通过定义锚杆密度参数来反映不同支护模式的特性,建立锚杆密度参数与Mohr-Coulomb屈服准则中主要参数之间的关系,推导出等效弹性模量、等效黏聚力和等效内摩擦角的表达式,并分析比较了隧洞在支护前后的位移情况。结合可靠性理论,采用容许极限位移量作为失稳判据,分析了隧洞在支护前后的可靠性指标与破坏概率,结果表明,文中提出的方法简单可靠,锚杆支护对隧洞的位移限制效果明显,可显著提高隧洞的可靠性。

关键词: 圆形隧洞, 均匀化方法, 锚杆支护, 可靠度分析

Abstract: A homogenization method to analyze circular tunnel with rock bolts is presented, which can simplify this kind of complex mechanical coupling problem through considering the composite material of rock mass and rock bolts as a new homogeneous, isotropic, parameters strengthened equivalent material. Rock bolt density parameter is defined to reflect the influence of high density rock bolt support pattern; Mohr-Coulomb criterion is applied to the new equivalent material; the increasement of key coefficients for Mohr-Coulomb criterion is considered to related to rock bolt density parameter; thus equivalent Young’s modulus, equivalent cohesion and equivalent friction angle for circular tunnel with rock bolts can be derived. Displacements of tunnel with and without rock bolts are compared through the existed displacement solution. Based on this solution, the reliability index and failure probability of tunnel are calculated by considering allowable ultimate displacement as instability criterion. The results show that the tunnel with rock bolts is much reliable. It is shown that the proposed method is simple and feasible and the rock bolt can improve the stability and reliability of tunnel.

Key words: circular tunnel, homogenization method, rock bolt supporting, reliability analysis

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[1] 胡帅伟, 陈士海, . 爆破振动下围岩支护锚杆动力响应解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 281-287.
[2] 张文生, 罗 强, 蒋良潍, 李 昂, . 小样本岩土参数下考虑矩估计偏差的 土质边坡可靠度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 315-324.
[3] 谷拴成,周 攀,黄荣宾. 锚杆–围岩承载结构支护下隧洞稳定性分析[J]. , 2018, 39(S1): 122-130.
[4] 范文亮,王余乐,魏奇科,杨朋超,李正良, . 岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法[J]. , 2018, 39(4): 1463-1468.
[5] 李术才,贺 鹏,李利平,张乾青,石少帅,徐 飞,刘洪亮. 隧道岩质围岩亚级分级可靠度分析方法及其工程应用[J]. , 2018, 39(3): 967-376.
[6] 陈祖煜,黎康平,李 旭,詹成明,. 重力式挡土墙抗滑稳定容许安全系数取值标准初探[J]. , 2018, 39(1): 1-10.
[7] 韩昌瑞 ,白世伟 ,王玉朋 ,张东焕,. 层状岩体深埋长隧道锚杆支护优化设计[J]. , 2016, 37(S1): 409-414.
[8] 陈祖煜 ,詹成明 ,姚海林 ,陈立宏 ,李 旭,. 重力式挡土墙抗滑稳定分析安全判据和标准[J]. , 2016, 37(8): 2129-2137.
[9] 王 翀 ,刘承论,. 基于3D-FSM的预紧力端锚数值模拟及其多核并行化研究[J]. , 2016, 37(3): 875-882.
[10] 伍国军 ,陈卫忠 ,谭贤君 ,杨典森,. 基于拉丁超立方抽样的有限元可靠度程序开发及应用[J]. , 2015, 36(2): 550-554.
[11] 吕爱钟,覃 媛,陈虹宇. 马蹄形隧洞考虑支护滞后过程的应力分析[J]. , 2014, 35(S1): 42-48.
[12] 言志信 ,张刘平 ,江 平 ,段 建 ,任志华 , . 锚固上覆红黏土岩体边坡的地震动力响应[J]. , 2014, 35(3): 753-758.
[13] 傅方煜 ,郑小瑶 ,吕 庆 ,朱益军,. 基于响应面法的边坡稳定二阶可靠度分析[J]. , 2014, 35(12): 3460-3466.
[14] 左育龙 ,朱合华 ,李晓军 . 岩土工程可靠度分析的神经网络四阶矩法[J]. , 2013, 34(2): 513-518.
[15] 何婷婷 ,尚岳全 ,吕 庆 ,任姗姗 . 边坡可靠度分析的支持向量机法[J]. , 2013, 34(11): 3269-3276.
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[1] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 詹永祥,蒋关鲁. 无碴轨道路基基床动力特性的研究[J]. , 2010, 31(2): 392 -396 .
[5] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[6] 高广运,赵元一,高 盟,杨成斌. 分层土中群桩水平动力阻抗的改进计算[J]. , 2010, 31(2): 509 -515 .
[7] 雷明锋,彭立敏,施成华,安永林. 长大深基坑施工空间效应研究[J]. , 2010, 31(5): 1579 -1584 .
[8] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[9] 刘汉龙,陶学俊,张建伟,陈育民. 水平荷载作用下PCC桩复合地基工作性状[J]. , 2010, 31(9): 2716 -2722 .
[10] 王学武,许尚杰,党发宁,程素珍. 水位骤降时的非饱和坝坡稳定分析[J]. , 2010, 31(9): 2760 -2764 .