喷锚支护结构设计与施工.pptx

第一节喷锚支护的概况;第一节喷锚支护的概况;第一节喷锚支护的概况;第一节喷锚支护的概况;第一节喷锚支护的概况;第二节喷锚支护受力分析与结构计算;锚喷支护的设计步骤;锚杆支护结构;① 全长粘结型;② 端头锚固型;② 端头锚固型;② 端头锚固型;③ 摩察型;③ 摩察型;① 悬吊作用 ② 组合梁作用 ③ 整体加固作用;①悬吊作用：将不稳定岩层悬吊在坚固岩层上,阻止围岩移动滑落.;② 组合梁作用：在岩层中打入锚杆,将若干薄弱岩层锚固在一起,类似将叠合的板梁变成组合梁,提高岩层的承载力.;③ 整体加固作用：锚杆群锚入围岩后,其两端附近岩体形成圆锥形压缩区,按照一定间距排列的锚杆在锚固力作用下构成一个均匀的压缩带,即承载环.;⑶ 锚杆的设计与计算 ① 锚杆承载力计算 ② 锚杆锚固长度确定 ③ 锚杆直径的确定 ④ 锚杆间距的确定;① 锚杆承载力计算;① 锚杆承载力计算;② 锚固长度确定;其中：d是锚杆直径, 螺纹钢筋；D是钻孔直径；k安全系数,3-5； 是砂浆与岩孔之间的抗剪强度.实践中要求 大于 30厘米；;锚杆长总度L： 式中：L1是锚固深度；L2为不稳定岩层厚度；L3是外露长度〔约小于喷射混凝土厚度〕；;③ 锚杆直径的确定;④ 锚杆间距的确定;⑷ 支护块状围岩;砂浆锚杆的承载力：;⑸ 加固裂隙围岩 若在隧道顶部出现裂隙,为防止进一步扩展危及顶部岩体稳定,可采用预应力锚杆加固.;假设裂隙受到预加力T和水平方向压力P,则裂隙法向力和抗滑力分别为：;一般规定;一般规定;一般规定;1、锚杆支护结构 2、喷混凝土支护结构 3、锚喷联合支护结构;2、喷混凝土支护结构 喷射砼是将水泥、砂子、石子、速凝剂按一定的比例均匀的搅拌后送入喷射机,借助压缩空气将干混合料通过管道压送到喷头与高压水混合,以高速喷射到岩壁表面凝结而成的砼.它是通过局部稳定围岩和整体稳定围岩起支护作用.;⑴ 喷射砼的作用 ① 充填裂隙加固围岩； ② 找平,封闭围岩表面防止风化； ③ 喷砼与围岩组成共同承载结构.;⑵ 局部稳定原理;① 抗冲切计算;② 抗撕裂计算;为此,需求出危石自重作用下在喷层与岩石之间的拉应力q的大小,利用弹性半地基上的半无限长梁公式： ； 其 中 ；K岩体弹性系数；E是混凝土弹性模量.当x=0端点时,有最大值：;⑶ 整体稳定原理;⑶ 整体稳定原理;一般规定;一般规定;1、锚杆支护结构 2、喷混凝土支护结构 3、锚喷联合支护结构;3、锚喷联合支护结构 ⑴ 锚喷联合支护修建隧道的基本概念 ⑵ 支护与围岩共同作用的力学原理 ⑶ 锚喷支护结构承载力计算 <4> 隧道围岩位移量的容许值 ⑸ 二次衬砌支护时间选择原则;⑴喷联合支护修建隧道的基本概念锚杆是深层加固围岩,喷射混凝 土是表层及局部加固围岩;围岩是隧道稳定的基本部分,尽量维护围岩体的强度特性;支护结构要薄而具有柔性,并与围岩密贴,使因产生弯矩而破坏的可能性达到最小,当需要增加支护衬砌强度时,宜采用锚杆、钢筋网以及钢支撑等加固,而不宜大幅度增加喷层或衬砌厚度.;设计施工中要正确估计围岩特性及其随时间的变化,以便采取最合适的支护措施和支护时间.;⑵ 支护与围岩共同作用的力学原理;① 锚喷支护结构设计的力学原理：;② 弹塑性理论的基本概念：基于材料试验弹塑性曲线;③ 对于圆形隧道,作如下假定： 围岩为均质、各向同性的连续弹塑性体； 初始应力为自重应力场； 隧道视为无限体中的孔洞问题； 采用莫尔-库仑<Mohr-Coulomb>准则为塑性屈服判据:;④ 均质围岩中圆形隧道的弹性解;⑤ 均质围岩中圆形隧道的塑性解 基本方程： 边界条件： 塑性解：;⑥ 弹性区与塑性区边界上的连续条件当r=R时,;⑦ 塑性区半径与支护抗力的关系;⑧ 由洞周位移计算围岩压力 弹性区引起的应力增量：;由以上关系得： 弹塑性边界上的径向位移：;据弹性区应力和摩尔库仑关系得： 变形过程中假设塑性区体积不变：;用洞周位移;⑨ 围岩支护特性曲线;⑶ 锚喷支护结构承载力计算 ① 初期支护〔外拱〕设计与计算 初选喷层厚度t,按照经验公式：t=0.017r0, r0是隧道半径 确定锚杆直径、长度和间距 喷层支护抗力： 承载环内岩体的抗力： 锚杆的抗力： 其它支护提供的抗力： 总支护抗力：;② 二次支护〔内拱〕设计与计算 内拱的承载力常是一种安全储备,安全系数 内拱承载力： K=1.5~2.0 内拱厚度：;<4> 隧道围岩位移量的容许值 ① 影响隧道周边最终位移量的因素 岩体的物理力学性质 原始地应力大小 开挖方式〔全断面开挖小〕 掘进速度〔速度越快位移越小〕 支护时机 及支护方式;② 隧道周边容许位移量的确定原则 城市地下隧道的下沉量尽量小,一般不能超过5~10毫米； 浅埋山岭隧道容许位移量可以大些,一般小于30毫米； 深埋隧道洞周的位移不致引起有害松动为原则