深埋非圓形隧洞錨桿長度研究.pdf

1、隧洞是廣泛應(yīng)用于水電、交通、礦山及軍事工程領(lǐng)域的常用地下工程。為了保證隧洞的安全使用，常在隧洞圍巖內(nèi)設(shè)置錨桿。錨桿長度如何確定？這一直是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計必須問答的問題。
　　本文通過隧洞的力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，隧洞開挖后在隧洞周圍附近的區(qū)域?qū)霈F(xiàn)徑向方向為拉應(yīng)變的區(qū)域，隨著遠(yuǎn)離隧洞，這種拉應(yīng)變的數(shù)值越來越小，并由拉應(yīng)變變?yōu)閴簯?yīng)變。
　　通過力學(xué)分析還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圍巖為彈性狀態(tài)時，拉應(yīng)變的區(qū)域形狀和大小只與垂直和水平方向地應(yīng)力比值有關(guān)，而與

2、地應(yīng)力的大小無關(guān);當(dāng)?shù)貞?yīng)力較大，隧洞圍巖出現(xiàn)塑性區(qū)時，拉應(yīng)變的區(qū)域形狀也與垂直和水平方向地應(yīng)力比值有關(guān)，且拉應(yīng)變的區(qū)域大小也與地應(yīng)力的大小有關(guān)，所計算的拉應(yīng)變區(qū)域大小比按彈性的計算結(jié)果稍大。
　　通過已有試驗發(fā)現(xiàn)，若錨桿的長度方向沿巖體拉應(yīng)變方向布置，那么錨桿對巖體的加固作用是明顯的。基于這點，本文提出根據(jù)隧洞圍巖產(chǎn)生拉應(yīng)變的區(qū)域大小，作為布置錨桿的依據(jù)。即只在拉應(yīng)變的區(qū)域布置錨桿，從隧洞邊緣到拉應(yīng)變區(qū)域的外邊緣的距離作為確定錨桿

3、長度的依據(jù)。
　　對于深埋非圓形隧洞，必須采用復(fù)變函數(shù)解法中的保角變換方法才能獲得應(yīng)力和應(yīng)變（位移）的解析解。本文利用該方法，求解了圓形隧洞、直墻半圓拱形隧洞、馬蹄形隧洞、梯形隧洞、六角形隧洞在不同側(cè)壓力系數(shù)下，隧洞周圍的拉應(yīng)變區(qū)域分布情況，并將計算結(jié)果與ANSYS有限元軟件分析結(jié)果進(jìn)行了對比，兩者吻合較好。
　　在圍巖為彈性的前提下，通過復(fù)變函數(shù)方法計算隧洞拉應(yīng)變區(qū)域時，具有計算精度高、計算速度快的優(yōu)點，這為確定隧洞不同部