断层破碎带隧洞管棚支护参数设计方法

doi:10.11988/ckyyb.20221087

长江科学院院报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (12): 62-67.DOI: 10.11988/ckyyb.20221087

断层破碎带隧洞管棚支护参数设计方法

陈培¹, 马旭强², 龙杰¹, 李占彪¹, 黄书岭²

1.云南省滇中引水工程有限公司,昆明 650000;
2.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,武汉 430010

收稿日期:2022-08-25 修回日期:2022-10-21 出版日期:2022-12-01 发布日期:2023-01-04
通讯作者: 马旭强(1987-),男,山东昌邑人,工程师,博士,主要从事岩土工程方面的研究工作。E-mail: 798042775@qq.com
作者简介:陈培(1981-),男,河南洛阳人,高级工程师,主要从事水利水电工程管理工作。E-mail: 16779335@qq.com
基金资助:
云南省重大科技专项计划项目(202102AF080001-4);中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(CKSF2021715/YT)

Method of Designing Pipe Roof Support Parameters for Tunnel in Fault Zone

CHEN Pei¹, MA Xu-qiang², LONG Jie¹, LI Zhan-biao¹, HUANG Shu-ling²

1. Central Yunnan Water Diversion Engineering Co., Ltd., Kunming 650000, China;
2. Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources,Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China

Received:2022-08-25 Revised:2022-10-21 Online:2022-12-01 Published:2023-01-04

摘要/Abstract

摘要： 为确保断层破碎带内隧洞的安全施工和掌子面岩体稳定,提出了一种管棚支护参数的设计方法。首先,对管棚分段且取其中一部分作为有效计算长度,采用太沙基理论计算松散破碎岩体对管棚的荷载,根据约束条件将洞内管棚简化为两端固支梁,得到管棚弯矩、挠度和端部反力。然后,根据岩体和管棚的各类破坏条件,推导了管棚支护参数的计算公式。最后,介绍该方法在某断层破碎带隧洞的应用情况。该隧洞前期超前支护仅采用小导管,已发生数次掌子面坍塌。基于此方法分析小导管支护偏弱并进行了管棚支护设计,在之后开挖过程中收敛变形减小,管棚支护取得了较好的加固效果。研究成果可为断层破碎带隧洞管棚支护参数设计提供参考。

关键词: 隧洞, 断层破碎带, 管棚, 参数设计, 掌子面稳定

Abstract: A method of designing the support parameters of pipe roof is proposed to ensure the safe construction of tunnel in fault fracture zone and the stability of surrounding rock of working face. First, the pipe roof is divided into several segments of which one part is taken as effective calculation length. The load of loose fractured rock mass on the pipe roof is calculated based on Terzaghi's theory. The bending moment, deflection, and end-reaction are obtained by simplifying the pipe roof into a beam with both ends fixed and supported. Furthermore, the calculation formulae for the support parameters of pipe roof are derived according to the failure conditions of rock mass and pipe roof. The method is applied to a tunnel in fault zone which has undergone several collapses of working face due to only small duct bracing. The results of the proposed method indicate that small duct bracing is inadequate, while pipe roof support could generate smaller convergence deformation during excavation. The research findings offer reference for the design of support parameters of pipe roof in tunnels constructed in fault zones.

Key words: tunnel, fault fracture zone, pipe roof, parameter design, tunnel face stability

中图分类号:

TU28

陈培, 马旭强, 龙杰, 李占彪, 黄书岭. 断层破碎带隧洞管棚支护参数设计方法[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(12): 62-67.

CHEN Pei, MA Xu-qiang, LONG Jie, LI Zhan-biao, HUANG Shu-ling. Method of Designing Pipe Roof Support Parameters for Tunnel in Fault Zone[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2022, 39(12): 62-67.

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断层破碎带隧洞管棚支护参数设计方法

Method of Designing Pipe Roof Support Parameters for Tunnel in Fault Zone

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