​ 地下工程支护结构性能与稳定性研究

​ 地下工程支护结构性能与稳定性研究

孙琦淞

中国水利水电第四工程局有限公司 青海西宁 810001

摘要：文章对地下工程支护结构的性能和稳定性进行了详细科学研究，通过对支护结构种类、结构设计各种材料技术发展的简述，阐述了支护结构的机器性能、耐久性和工程施工性能。在稳定性研究方面论述了稳定性评估方法、相关因素和提升稳定性的举措。分析表明选择合适的支护结构种类、可靠性设计主要参数、采用先进施工工艺各种材料对提升地下工程支护结构的性能和稳定性起着至关重要的作用。

关键词：地下工程；支撑结构；性能剖析

引言

伴随着城市地下空间的持续发展，综合利用地下工程的安全稳定难题日益突显，支护结构做为地下工程不可或缺的一部分，其性能和稳定性会直接关系到整个工程的安全使用期限。因而深入分析地下工程支护结构的性能和稳定性具有重要指导意义和实践意义，本文致力于剖析支撑结构的种类、结构设计、材料及科研开发，讨论其机械设备性能、耐久性和工程施工性能进一步研究支撑结构的稳定性评估方法、相关因素和提升稳定性的举措。通过探索希望能够为地下工程支护结构设计、工程施工及维护保养给予基础理论适用与实践具体指导。

一、地下工程支护结构简述

（一）支护结构的类型和特性

地下工程支护结构是保障工程项目稳定性和可靠性的关键因素，其种类形式多样各有特色[1]。依据材料特性和结构方式支撑结构主要分木支撑、钢支撑、预制构件混凝土结构支撑、锚索和水泥稳定土支撑，木料支撑因其重量较轻、生产加工方便快捷的特性在初期施工中得到广泛应用但是由于木料使用量大慢慢被其它的材料所替代。钢支撑以其承载能力强、重复使用等特点尤其适用于粉碎不稳定岩石层，预制构件混凝土结构支撑适用软岩欠缺、山岩有压力的状况但是由于预制构件重量大、组装运送不方便一般用于中小型段。锚索和水泥稳定土支护因其施工简便、经济合理的特征在各类地下工程中得到广泛应用。各种各样支护结构的特征决定其适用条件和范围支护结构的选择合适的与应用是保障地下工程安全稳定的重要。

（二）支护结构结构设计

支护结构的结构设计主要是基于土压平衡、固层防护、长期稳定等理论，土壤层工作压力平衡原理规定支撑结构可以承受地底土壤层压力根据合理确定支撑结构确保土壤层压力之下结构的稳定性。固层防护基本原理注重地下工程的多层次遍布必须通过支护结构隔离开以保证各层之间的自觉性避免相互作用，长期稳定基本原理重视支撑结构的持久和稳定性在设计时应注意结构加固措施为应对环境破坏带来的负面影响。这种设计原理共同构成支撑结构设计方案的理论基础为地下工程的安全稳定提供了强有力的确保。

（三）支护结构材料及技术发展趋势

随着科学技术的不断发展地下工程支护结构的材料和技术性也在不断发展，在材料方面新式高强度钢板、耐腐蚀原材料跟高性能混泥土层出不穷，为支撑结构提供了更好的材料种类。在技术发展趋势层面复合型预应力锚杆、新地连墙等新兴支护结构层出不穷，这些新技术结合了传统式支护结构的优势增加了应用领域提升了工效可靠性和。数值模拟技术、监控系统软件等先进技术的使用同时也为支撑结构的设计施工提供了强有力的支撑，各种材料和技术发展推动了地下工程支撑结构的突破和改进为地下工程的安全稳定奠定了坚实基础。

二、支撑结构性能剖析

（一）机械设备性能剖析

机械设备性能分析是地下工程支护结构科学研究的主要内容之一，在地下工程在实践中支护结构做为承担土壤层工作压力、压力和施工荷载的关键部件其结构力学性能直接关系工程项目的安全稳定[2]。对支护结构进行准确的机器剖析是很重要的，在分析过程中应充分考虑支撑结构的压力特点包含应力方向、大小分布特征。融合工程实际建立合理的工业模型采用先进数值计算方法方式进行数值模拟，根据对不一样负载下支撑结构的回应进行深入研究能够评价其承载能力、变型特征和稳定性为支撑结构设计和提升提供科学依据。

（二）耐用性剖析

耐用性是评价地下工程支护结构长期用性能的重要因素，因为地下工程长时间处于湿冷、腐蚀等恶劣的环境中支护结构的耐用性通常遭遇严峻考验。详细分析支撑结构的耐用性起着至关重要的作用，在分析过程中应充分考虑危害支撑结构耐用性的各种因素如原材料性能、自然条件、承载力作用等。应使用适度的评估方法与标准对支撑结构的使用性能开展定性分析与评价，通过调整支护结构设计和材料种类采取相应的保护措施能够显著提升支护结构的耐用性延长使用寿命。

（三）工程施工性能剖析

工程施工性能分析是地下工程支护结构实验中不可忽视一部分，支护结构施工性能会直接关系到施工过程中的可靠性和品质从而影响全部地下工程的稳定性。对支护结构施工性能进行深入分析是很重要的，在分析过程中需要注意在施工过程中支护结构的压力转变、变形施工工艺的合理性。需要结合工程实际对于不同的施工方法进行对比分析和改进挑选，通过调整施工技术和主要参数提升工程施工效率和效果可以确保支护结构在施工过程中的优良性能为地下工程的安全稳定打下坚实的基础。

三、支撑结构稳定性科学研究

（一）稳定性评价方法

稳定性形容是地下工程支护结构设计方案的重要环节其方式多种多样各有特色，理论分析法基于其严格数学推导和很明确的物理意义通过建立工业模型与分析方程式来定量评估支撑结构的稳定性。依靠电子计算机强悍的计算水平仿真模拟支撑结构在具体项目中的地应力和变形全过程进而预测分析其稳定性，当场检测标准根据对支撑结构偏移、地应力等数据的现场测量直观体现其稳定性为点评给予立即根据。实际应用中通常需要灵活运用各种各样评估方法彼此验证和填补以确保点评结果的准确性和稳定性。根据合理的稳定性点评可以为支撑结构设计、工程施工及维护保养提供强有力的参照保证地下工程的安全稳定。

（二）稳定性因素分析

地下工程支护结构的稳定性受诸多因素直接影响在其中地理条件、承载力条件及支护结构自身尤为重要，地理条件包含地层岩性、地表水条件及地质环境结构对支撑结构的稳定性有明显影响[3]。承载力标准包含土壤层工作压力、水压力和施工荷载直接关系到支撑结构的应力分布，原材料性能、结构方式、工程质量等支撑结构自身的要素也对稳定性产生重要影响。

（三）提升稳定性的举措

提升地下工程支护结构稳定性的举措各种各样应根据实际工程项目条件和要求来选择和组合。在支护结构设计环节可以优化结构方式提升结构弯曲刚度采用科学合理的支护主要参数提升支护结构的承载能力和稳定性。工程施工阶段应严格控制工程质量保证支护结构按设计要求组装结构加固，提升监控预警系统的建设也很重要。根据对支撑结构的实时监控系统和数据分析能够及早发现潜在性的安全风险并采取相应的措施予以处理，选用新技术和新原材料也是提高支撑结构稳定性的重要途径如高强度钢板、耐腐蚀原材料和先进的施工工艺能够进一步提高支撑结构的性能和稳定性。

总结

根据对地下工程支护结构性能和稳定性的深入研究揭露了支护结构在地下工程中的重要性和性能特性。文中在设备性能、耐久性和工程施工性能剖析方面提出了有目的性的优化措施，深入探讨了支撑结构的稳定性评估方法、相关因素和提升稳定性的举措为实际工程提供了强有力的基础理论支撑。随着科学技术的不断发展和地下工程行业的不断进步地下工程支撑结构的性能和稳定性科学研究将继续深化为城市地下空间的优质高效运用提供坚实保障。

参考文献：

[1] 陈俊俊.长条形基坑地下连续墙厚度对支护结构性能的影响研究[J].科技创新与应用, 2023, 13(10):92-94.

[2] 蔡元成,杜可,王志超,等.黄土隧道不同支护体系下围岩变形响应研究[J].地下空间与工程学报, 2023, 19(3):921-934.

[3] 程峰,黄志焯,杨德欢,等.基于三维数字地质的深基坑排桩支护渗流耦合稳定性数值分析[J].建筑结构, 2023, 53(S01):2891-2897.