JLsdwjV0409 組合補(bǔ)強(qiáng)（一）講解

隧道維護(hù)與加固技術(shù)吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講教師：李瑞濤《組合補(bǔ)強(qiáng)（一）》組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)組合補(bǔ)強(qiáng)的方式回填壓注＋內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)回填壓注＋內(nèi)表面＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)內(nèi)表面＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

主要用于無缺陷隧道或無空洞缺陷隧道補(bǔ)強(qiáng)

如表所示，模型試驗(yàn)中采用以下試驗(yàn)序列分析，進(jìn)行加載破壞性試驗(yàn)

重點(diǎn)分析圍巖級(jí)別、地應(yīng)力場下的效果第一種

內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)模型試驗(yàn)序列注：（1）先墻后拱—在起拱線處30°水平由外向內(nèi)削弱1/3二次襯砌厚度

（2）試驗(yàn)序號(hào)1、3的加載方式，σx：σy=2：1

（3）試驗(yàn)序號(hào)2豎直方向加載，σx=0.0469MPa

（4）試驗(yàn)序號(hào)2、4的加載方式，σx：σy=1：2組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

從一、二組實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論，圍巖級(jí)別越高，且受豎直主應(yīng)力作用時(shí)，采用內(nèi)襯·拱架＋錨桿補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)于低圍巖級(jí)別受水平主應(yīng)力作用時(shí)效果

如圖所示，補(bǔ)強(qiáng)后接觸壓力分布形態(tài)沒有改變補(bǔ)強(qiáng)后仰拱底的位移明顯增大導(dǎo)致破壞，這主要是兩者的仰拱都未采用補(bǔ)強(qiáng)措施造成的

對(duì)于有仰拱充填隧道，進(jìn)行拱墻、拱頂范圍補(bǔ)強(qiáng)；無仰拱隧道，還應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)拱底土部分，特別是拱腳，這樣可避免兩拱腳或拱底土先于襯砌結(jié)構(gòu)破壞而降低結(jié)構(gòu)最終承載力試驗(yàn)1、2條件下接觸應(yīng)力及位移第一種內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

從三、四組實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論，補(bǔ)強(qiáng)后使結(jié)構(gòu)截面增大，在同級(jí)荷載作用下，產(chǎn)生的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力均減少，因抗彎剛度增大可有效地減小結(jié)構(gòu)變形。

隧道凈空有富裕往往采用此法。但凈空富裕量小時(shí)不適用，改用內(nèi)表面＋錨桿補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)1、2條件下接觸應(yīng)力及位移第一種內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

在不同的圍巖和地應(yīng)力場效果不同

如表所示，模型試驗(yàn)中采用以下試驗(yàn)序列分析，進(jìn)行加載破壞性試驗(yàn)

重點(diǎn)分析不同圍巖級(jí)別、地應(yīng)力場下效果第二種回填壓注＋內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)

模型試驗(yàn)序列注：（1）試驗(yàn)序號(hào)1、2中σx=0.0469MPa不變，豎直方向?yàn)橹饕虞d方向

（2）試驗(yàn)序號(hào)3、5的加載方式，σx：σy=2：1組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

從一、二組實(shí)驗(yàn)可知，回填壓注以后，結(jié)構(gòu)的接觸壓力分布趨于均勻

內(nèi)襯·拱架使結(jié)構(gòu)整體剛度、抗彎拉強(qiáng)度增大，結(jié)構(gòu)受的拉、壓應(yīng)力減少，承載力提高

錨桿的施作將圍巖連成一體，防止了圍巖強(qiáng)度降低，錨桿對(duì)結(jié)構(gòu)的約束力使結(jié)構(gòu)三向受壓，錨桿也保證了補(bǔ)強(qiáng)內(nèi)襯·拱架與原襯砌力，故此承載力有較大提高

從破壞的現(xiàn)象看應(yīng)對(duì)兩拱腳間土體同樣補(bǔ)強(qiáng)，特別是兩拱腳的土體。可采用施作拱腳基礎(chǔ)的方式，或用注漿和打錨桿的方式補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)序號(hào)1、2、3、5條件下的接觸應(yīng)力第二種回填壓注＋內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

從第三組結(jié)果可知，補(bǔ)強(qiáng)后接觸壓力重新分布，拱頂空洞對(duì)應(yīng)部位襯砌壓力從無到有，兩拱腳部位接觸壓力增大，其余變化較小。試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)的最終破壞是仰拱底部的壓潰，而在實(shí)際中因仰拱部均采用貧混凝土回填，破壞不會(huì)發(fā)生在此處，承載力應(yīng)可提高

從四、五組結(jié)果可知，采用相同方式在低級(jí)別圍巖當(dāng)中承載力提高不多，不管錨桿數(shù)量是否增加，承載力的提高都是相同的，說明錨桿在軟弱圍巖中補(bǔ)強(qiáng)作用不大試驗(yàn)序號(hào)1、2、3、5條件下的接觸應(yīng)力第二種回填壓注＋內(nèi)襯·拱架＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)在實(shí)際補(bǔ)強(qiáng)中，由于凈空受限，或者結(jié)構(gòu)病害以受拉開裂為主時(shí)，常采用此種補(bǔ)強(qiáng)方式。接下來對(duì)不同的圍巖補(bǔ)強(qiáng)效果進(jìn)行說明：如表所示，模型試驗(yàn)中采用以下試驗(yàn)序列分析，進(jìn)行加載破壞性試驗(yàn)1、Ⅱ類圍巖中回填壓注＋內(nèi)表面＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)

Ⅱ類圍巖組合補(bǔ)強(qiáng)效果試驗(yàn)注：（1）試驗(yàn)序號(hào)1的加載比例，σx：σy=2：1

（2）試驗(yàn)序號(hào)2的加載比例，σx：σy=1：1

（3）試驗(yàn)序號(hào)3的加載比例，σx：σy=1：2第三種

回填壓注＋內(nèi)表面＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知效果明顯，襯砌厚度不足對(duì)補(bǔ)強(qiáng)的效果影響較大，結(jié)構(gòu)厚度減薄越多，補(bǔ)強(qiáng)后承載力提高越少

空洞的回填壓注可約束空洞向外的位移，提供被動(dòng)抗力，使接觸壓力分布趨于均勻。但回填壓注不能彌補(bǔ)襯砌減薄產(chǎn)生的應(yīng)力集中，故采用相同的補(bǔ)強(qiáng)方式，最終的承載力也有區(qū)別

從結(jié)構(gòu)最終破壞的細(xì)節(jié)看，補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)都是以壓潰的形式破壞，說明內(nèi)表面補(bǔ)強(qiáng)對(duì)抵抗結(jié)構(gòu)受拉破壞很有效，而對(duì)于抵抗結(jié)構(gòu)的受壓破壞效果甚微第三種回填壓注＋內(nèi)表面＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)如表所示，模型試驗(yàn)中采用以下試驗(yàn)序列分析，進(jìn)行加載破壞性試驗(yàn)。2、Ⅲ類圍巖中回填壓注＋內(nèi)表面＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)

Ⅲ類圍巖組合補(bǔ)強(qiáng)效果試驗(yàn)注：（1）試驗(yàn)序號(hào)1的加載比例，σx：σy=2：1

（2）試驗(yàn)序號(hào)2的加載比例，σx：σy=1：1

（3）試驗(yàn)序號(hào)3的加載比例，σx：σy=1：2第三種回填壓注＋內(nèi)表面＋錨桿組合補(bǔ)強(qiáng)組合補(bǔ)強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，均勻應(yīng)力場中補(bǔ)強(qiáng)效果最好，豎直主應(yīng)力場效果最差

對(duì)比Ⅱ類、Ⅲ類圍巖實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Ⅲ類圍巖補(bǔ)強(qiáng)效果遠(yuǎn)高于Ⅱ類圍巖，不同主應(yīng)力方向提高的數(shù)值不同以上兩類圍巖中此補(bǔ)強(qiáng)效果在均勻應(yīng)場中補(bǔ)強(qiáng)效果最好，水平主應(yīng)力場次之，豎直主應(yīng)力場最差