隧道锚喷支护设计和施工.pptx

隧道工程;第七章锚喷支护结构的设计与施工;7.1概述;⑶60年代后发展期来的现代支护理论阶段：

特点：围岩和支护结构共同组成了承载的支护体系，其中围岩是主要的承载结构，而支护结构是辅助性的，但也不可缺少。

代表：新奥法理论是其典型代表。

2、现代支护理论与设计要点

⑴ 现代支护理论

①一切方法、手段和措施都围绕围岩稳定为目的；

②支护与围岩视作统一的复合体，支护合围岩共同作用；

③在复合体中，围岩是承载主体，最大限度的发挥围岩的自承能力，同时也要发挥支护结构的承载能力；

④凭借现场试验和监测手段，划定围岩级别，获得力学参数指导设计施工；;⑤对不同的地质条件，力学特征的围岩，灵活采用不同支护方式，力学计算模型。如荷载-结构模型、经验类比模型等；

⑵ 基本要求

①支护必须与周围岩体大面积的牢固接触，即保证支护-围岩作为一个统一的支护体系而共同工作；

②重视初期支护的作用，并使初期支护与二次支护相互配合协调一致的工作；

③要允许围岩及支护结构产生有限的变形，以允许发挥围岩的承载作用而减少支护结构的受力。为此要求对支护结构的刚度、构造给予充分的注意；

④必须保证支护结构及时施作。如支护施作过晚，会使围岩暴露时间过长，产生过渡的位移而濒临破坏，所以应在坑道围岩达到极限平衡之前发挥其承载作用；;⑤支护结构要根据坑道围岩的实际动态，及时进行调整和修改，以适应不断变化的围岩状态；

3、锚喷支护与传统支护的区别

⑴对围岩和围岩压力的认识上：

传统支护理论：围岩压力由洞室塌落的围岩“松散压力”造成

的;

锚喷支护理论：围岩具有自承能力，围岩作用在支护上的压力

不是松散压力，而是阻止围岩变形的形变压力。

⑵在围岩和支护间的相互关系上：

传统支护理论：将围岩与支护分开考虑，视为“荷载-结构”

体系

锚喷支护理论：将围岩和支护视为统一体，二者组成“围岩-

支护”体系共同参与工作。;⑶在支护功能和作用原理上：

传统支护理论：支护只是为了承受荷载；

锚喷支护理论：支护是为了及时稳定和加固围岩。

⑷在设计计算方法上：

传统支护理论：主要是确定作用在支护上的荷载；

锚喷支护理论：设计的作用荷载是岩体的地应力，围岩和支护

共同承载；

⑸在支护形式和工艺上

传统支护理论：模注混凝土；

锚喷支护理论：施工方法简单，灵活，不需模板，无需回填，

在围岩松动之前能及时加固围岩。;4、锚喷支护的特点(主要在机理和工艺上);7.2锚喷支护结构的受力与计算;③摩察型;②减跨作用：在隧道顶板岩层中大入锚杆，相当于在顶板上增加了支点，使隧道跨度减小，从而使顶板岩体应力减小。;④挤压加固作用（整体加固作用）：预应力锚杆群锚入围岩后，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预应力作用下构成一个均匀的压缩带，即承载环。压缩带中的岩体处于三向应力状态，显著提高围岩强度。;⑶锚杆的设计与计算

①锚杆承载力计算;②砂浆锚杆所需锚固长度

锚杆直径d：

以抗拉为例，锚杆直径可用下式计算：;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）；

⑶锚杆间距的确定：若等间距布置，每根锚杆所负担的岩体重量即为所受荷载。;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：

是裂隙面内摩察角，沿裂隙面的下滑力必须满足的条件：;2、喷混凝土支护结构

喷射砼(干喷)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，以很高的速度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

危石除用锚杆支护外，也可用喷射混凝土层支护。在危石重力作用下混凝土喷层可能出现冲切破坏和撕裂破坏。

①抗冲切计算

喷层厚度必须满足：

其中：为喷射混凝土抗拉强度（理论上应是抗剪强度，因抗剪强度较大，计算不安全）；u为危石底面周长，k是安全系数3～5。;②抗撕裂计算

其中： 是喷层和岩石之间的计算粘结强度。

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;3、锚喷联合支护

⑴、锚喷联合支护修建隧道的基本概念

锚杆是