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针对应力集中带、破碎构造带等不良地质下隧道初期支护体系承载性能不足的问题,提出一种在型钢与混凝土界面布设栓钉剪力件的组合支护结构,针对隧道支护结构的受力特点开展大偏心受压试验来探究组合支护结构的破坏模式和承载特性,并通过数值模拟分析不同偏心距条件下组合结构承载性能。结果表明:当无栓钉剪力件试件时,工字型钢与喷射混凝土发生分离破坏,当布设栓钉剪力件时,型钢混凝土结构破坏模式表现为混凝土开裂和压溃,栓钉剪力件有效的限制了型钢与混凝土接触界面间的相对滑移;相较于自然粘结工况,布设双排形栓钉剪力件试件的极限承载力增长了14.79%,侧向挠度减小了22.94%,试件表现出较好的韧性、承载能力和抗弯刚度;在相同偏心距下,布设栓钉剪力件能有效提高结构的极限承载力,并且随着偏心距的增大,栓钉剪力件对试件的大偏压承载性能的提升效果逐渐增强。研究成果可为隧道初期支护技术提供理论支持。
