隧道新奥法施工的原理及常见施工方法.pptx

隧道新奥法施工的原理及常见施工方法 隧道新奥法施工的原理及常见施工方法全文共24页，当前为第1页。新奥法的发展新奥法的发展可谓历尽坎坷。1951～ 1953 年建成的伊泽雷- 阿尔斯电站的压力隧洞, 采用锚杆支护取得成功。径向设置的锚杆与隧道的围岩及喷射混凝土一起形成了一个拱圈。可以说, 锚喷支护的发展直接为新奥法理论奠定了基础。新奥法自1958 年申请专利以来, 在奥地利、德国、日本、中国、英国、美国、意大利、法国、瑞士、巴基斯坦、希腊、韩国等国家得到了应用。应用的隧道类型有: 水工隧洞、公路隧道、铁路隧道、地铁隧道以及几乎所有其它的地下工程。新奥法开始在岩质较好的地层中应用, 后来随着经验的不断丰富, 较差地层中也开始应用新奥法并获得成功。隧道新奥法施工的原理及常见施工方法全文共24页，当前为第2页。新奥法的发展目前, 新奥法原理已经成为世界各国隧道及地下工程中普遍遵循的原理。伴随新奥法原理的推广应用, 其有关技术(如喷射混凝土技术、量测技术以及隧道开挖技术等) 得到不断发展和完善,尤其以钢格栅代替传统的型钢支撑, 使得新奥法应用范围扩大到较差围岩的领域。经过几十年的不断发展和完善, 新奥法及其相关技术已经达到相当高的水平。但是, 近年来, 由于将新奥法应用于难度越来越大的工程中, 其失败的工程案例有所增加,特别是英国希思罗机场隧道和德国慕尼黑地铁隧道的塌方, 在国际上引起了对新奥法使用界限以及新奥法原理正确性的大讨论。国外有些学者对新奥法提出了质疑, 有的甚至完全否定了新奥法的存在价值。隧道新奥法施工的原理及常见施工方法全文共24页，当前为第3页。新奥法的发展我国在二十世纪七十年代引入新奥法，得到迅速推广，取得了良好的技术经济效果。无论在硬岩隧道还是在软岩(土)隧道中，应用新奥法都有不少的成功实例，并积累了不少经验，制定了众多的“规程”或“标准”。在软岩(土)隧道中采用新奥法，一开始就抓住了问题的关键，提出了既科学又全面的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字诀，避免了国际隧道界围绕新奥法的激烈争论和有些国家照搬硬岩隧道新奥法经验的弯路。但中国铁路、公路等隧道在应用新奥法施工中也发生了很多不应该发生的安全事故。很多人对新奥法的理论和实践也都产生了迷茫和怀疑。新意法进入中国就代表这样的一种思想潮流。隧道新奥法施工的原理及常见施工方法全文共24页，当前为第4页。新奥法的发展但是我国应用新奥法也存在发展不平衡的问题。实际上，软岩(土)中的新奥法与硬岩中的新奥法是有原则区别的，需充分了解隧道开挖过程中地层发生的变化，采取相应的加固方法和相应的支护措施，达到安全、经济的目的，这才是新奥法的精神实质。世界各地有足够多的成功实例证明，只要针对地层采用适当的施工方法，并采取正确的监测手段和实行严格的管理和纪律，新奥法才是安全的、有效的、经济的。新奥法的理论基础是认为围岩具有自承能力，分析围岩自承能力形成的力学机制对于正确选择设计和施工方案有重要意义。但我理解新奥法实际上属于一种发展观，一种隧道文化，而不是方法论范畴。隧道新奥法施工的原理及常见施工方法全文共24页，当前为第5页。新奥法的发展围岩的自承能力来源于围岩自身强度 开挖前岩体处于三向原岩应力状态，隧道开挖后，在岩土体中形成新的空间，导致隧道周边岩土体失去原有的支撑，径向应力降低。 围岩向隧道洞内移动，围岩相互挤压，切向应力升高，局部可能出现拉应力，围岩应力状态趋于恶化。 围岩稳定性是围岩强度与二次应力一对矛盾比较的结果。 如果围岩自身强度高于二次应力，围岩是能够稳定的，因此围岩的自承能力大小取决于围岩强度的高低。 此处的围岩强度不是指围岩中岩石块体的强度，是包含了结构面分布与性质、岩石块体(结构体)强度和工程因素等多方面影响的综合指标。隧道工程中不支护而长期稳定的实例则证明了围岩的自承能力，西北窑洞即是一个生动的例证。隧道新奥法施工的原理及常见施工方法全文共24页，当前为第6页。新奥法的发展 如果围岩强度低于二次应力围岩发生破坏，破坏由表面向深处发展，围岩内应力不断调整，破坏不断发展，在围岩内形成三个区，由围岩表面向深部依次是塑性软化区、塑性强化区和弹性区。三个区的岩体处于不同的变形阶段: 塑性软化区围岩处于峰值后变形阶段，即塑性软化变形阶段； 塑性强化区围岩处于峰值前的塑性变形阶段，即塑性强化阶段； 弹性区围岩处于弹性变形阶段。隧道新奥法施工的原理及常见施工方法全文共24页，当前为第7页。新奥法的发展 理论研究表明，塑性强化区和弹性区是围岩承载的主体，塑性软化区是支护的对象。 围岩处于塑性软化变形阶段时，岩石已破碎，围压较低，围岩变形处于非稳定状态，其承载力来源于破裂面的摩擦力。软化区的承载力具有双重作用，一是有利于自身的稳定，但必须通过施加支护才能实现软化