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Aug 05, 2023

Ottimizzazione del supporto primario di grandi dimensioni

Scientific Reports volume 12, Numero articolo: 7918 (2022) Cita questo articolo 1331 Accessi Dettagli metriche Considerando la stazione della metropolitana di scavo sotterraneo di grandi dimensioni della linea 6 della metropolitana di Qingdao

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7918 (2022) Citare questo articolo

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Considerando per l'analisi lo scavo sotterraneo della stazione della metropolitana di Qingdao, linea 6 della Cina, è necessario ottimizzare il tradizionale sistema di supporto esaminando i codici pertinenti e altri progetti di tunnel. Sulla base del concetto di supporto attivo, viene proposto un sistema di supporto con bulloni da roccia ad alta precompressione e la direzione di ottimizzazione è definita per applicare un'elevata forza di precompressione ai bulloni da roccia, aumentando la spaziatura appropriata tra gli archi di supporto e rafforzando il supporto in parti chiave come il grande zona dell'arco plantare, pareti laterali e giunzioni. Vengono eseguiti calcoli numerici e monitoraggio sul campo per analizzare e valutare il nuovo sistema di supporto. I risultati della simulazione numerica mostrano che il nuovo sistema di supporto può effettivamente migliorare lo stato tensionale della roccia circostante; l'area di tensione diminuisce notevolmente di dimensioni o scompare; e anche l'area plastica diminuisce di dimensioni. I risultati del monitoraggio sul campo mostrano che l’assestamento della corona dell’arcata è concentrato a 2–5 mm e i tassi di deformazione sono inferiori a 0,5 mm/giorno. Gli archi portanti, il calcestruzzo spruzzato e i chiodi da roccia hanno tutti una resistenza allo snervamento inferiore e un'elevata riserva di sicurezza. Questi risultati verificano la sicurezza e la razionalità del sistema di supporto proposto, che può essere utilizzato come riferimento per progetti simili.

Con lo sviluppo sostenuto e sano dell’economia cinese e il continuo miglioramento della forza globale della Cina, la domanda reale e la tecnologia ingegneristica per la costruzione dei trasporti hanno fatto importanti passi avanti e la costruzione dei tunnel in Cina ha raggiunto uno sviluppo senza precedenti. La Cina ha già il più grande settore edile, il maggior numero di tunnel, le condizioni di costruzione più complesse e le velocità di costruzione più elevate al mondo. Sono stati costruiti anche molti tunnel di grande campata che hanno generalmente utilizzato rivestimenti compositi e il loro supporto iniziale utilizza generalmente il supporto combinato di bulloni, calcestruzzo proiettato e telai in acciaio.

Con il crescente numero di costruzioni ingegneristiche e l’ampia varietà di condizioni di lavoro, sono stati gradualmente identificati alcuni problemi nella progettazione del supporto iniziale e nella costruzione dei tunnel. La scarsa efficacia dei sistemi di supporto con bulloni è la più evidente1,2,3. Nell'ingegneria delle gallerie ferroviarie, vengono generalmente utilizzati bulloni da roccia non precompressi incollati su tutta la lunghezza, ma l'effetto di supporto dei bulloni da roccia non è chiaro. Resta vago in quali condizioni di lavoro i bulloni da roccia possano funzionare o meno, in particolare nel sistema di supporto del giunto ad arco; il loro effetto di sostegno rimane poco compreso. Inoltre, i bulloni del tunnel generalmente utilizzano bulloni cavi per iniezione. La stuccatura degli archi è difficile, in particolare se applicata in precompressione. La qualità dei bulloni da roccia e la qualità della costruzione non sono verificabili e l'effetto di supporto attivo previsto non può essere raggiunto.

Molti studiosi hanno studiato il ruolo dei chiodi da roccia. Xia4 ha migliorato la teoria del coordinamento dell'ancoraggio del tunnel e ha proposto un meccanismo di sinergia migliorato. Zhang5 ha analizzato le caratteristiche meccaniche e l'effetto del carico della roccia circostante il tunnel; stabilito il modello meccanico strutturale della roccia circostante profonda e superficiale; e ha proposto la prospettiva secondo cui i supporti dei bulloni del tunnel hanno la funzione fondamentale di mobilitare e assistere il supporto della roccia circostante. Pinazzi6 ha proposto il criterio di rottura dei bulloni sotto un carico combinato, che fornisce una guida per la progettazione della capacità portante dei bulloni. Sun7 ha proposto un metodo per determinare i parametri di ancoraggio del tunnel basato sulla sinergia dei sistemi di ancoraggio, che fornisce una base teorica per la progettazione quantitativa dei sistemi di ancoraggio nell'ingegneria dei tunnel e del sottosuolo. Xu8 ha confrontato gli effetti di ancoraggio dei bulloni precompressi e dei bulloni completamente incollati su ammassi rocciosi fratturati e ha determinato l'influenza dei due tipi di bulloni sul comportamento meccanico degli ammassi rocciosi fratturati. Skrzypkowski9 ha studiato le caratteristiche di sforzo-deformazione di varie forme di supporto dei bulloni al fine di selezionare correttamente la forma di supporto dei bulloni in base alle condizioni geologiche specifiche per dare pieno gioco all'effetto dei bulloni. Yan10 ha dedotto la soluzione analitica della curva caratteristica della roccia circostante dell'ammasso roccioso composito del tunnel circolare con rinforzo a bulloni. Confrontando la curva caratteristica della roccia circostante con o senza supporto del bullone, il bullone ha ottenuto un buon controllo della deformazione della roccia circostante. Liu11 ha sviluppato un gruppo di componenti cooperativi di ancoraggio per ottimizzare la struttura di ancoraggio dei bulloni e migliorare la capacità di ancoraggio dei bulloni per controllare la deformazione della roccia circostante. Mohammad Mohammadi12 ha stabilito la teoria matematica del meccanismo di supporto con bulloni utilizzando il coefficiente di supporto con bulloni, che ha fornito una nuova base teorica per spiegare l'effetto del supporto con bulloni, e ha definito la capacità di rinforzo dell'ancoraggio di un dato ammasso roccioso utilizzando i parametri di discontinuità nel sistema Q .