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1、第九章 锚喷支护结构的设计与施工 9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算9.3 9.3 锚喷支护的施工锚喷支护的施工9.4 9.4 锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测锚喷支护的主要物理力学性能和支护检测9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况喷砼喷砼喷砼喷砼：第九章 锚喷支护结构的设计与施工 uu 是利用高压空气，将掺有速凝剂的砼混合是利用高压空气，将掺有速凝剂的砼混合料通过砼喷射机与高压水混合，喷射到岩体料通过砼喷射机与高压水混合，喷射到岩体面迅速凝结而成。面迅速凝结而成。uu 是喷射砼、锚杆、钢筋网喷射砼等
2、结构组合起是喷射砼、锚杆、钢筋网喷射砼等结构组合起 来的支护形式。来的支护形式。uu 张挂金属网，可以提高喷射砼支护层的抗拉能张挂金属网，可以提高喷射砼支护层的抗拉能 力、抗裂性及抗震性。力、抗裂性及抗震性。锚喷支护锚喷支护锚喷支护锚喷支护：9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 锚喷支护的优点：锚喷支护的优点：锚喷支护的优点：锚喷支护的优点：uu 能及时支护和加固围岩，封闭岩体的裂能及时支护和加固围岩，封闭岩体的裂能及时支护和加固围岩，封闭岩体的裂能及时支护和加固围岩，封闭岩体的裂 隙，加固围岩结构面，从而提高岩体的自隙，加固围岩结构面，从而提高岩体的自
3、隙，加固围岩结构面，从而提高岩体的自隙，加固围岩结构面，从而提高岩体的自 身强度和自承能力；身强度和自承能力；身强度和自承能力；身强度和自承能力；uu 锚喷支护结构柔性好，能与围岩共同变锚喷支护结构柔性好，能与围岩共同变锚喷支护结构柔性好，能与围岩共同变锚喷支护结构柔性好，能与围岩共同变 形，构成一个共同承载体形，构成一个共同承载体形，构成一个共同承载体形，构成一个共同承载体9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 新奥法概念：新奥法概念：新奥法概念：新奥法概念：对隧道围岩进行支护设计和施工时，将对隧道围岩进行支护设计和施工时，将对隧道围岩进行支护设计和施工
4、时，将对隧道围岩进行支护设计和施工时，将隧道周围岩体和各种支护结构作为一个完隧道周围岩体和各种支护结构作为一个完隧道周围岩体和各种支护结构作为一个完隧道周围岩体和各种支护结构作为一个完整支护体系的支护理论和方法，称为新奥整支护体系的支护理论和方法，称为新奥整支护体系的支护理论和方法，称为新奥整支护体系的支护理论和方法，称为新奥法。（简写为法。（简写为法。（简写为法。（简写为NATMNew Austraian NATMNew Austraian Tunnelling Method)Tunnelling Method)新奥法是奥地利的一位学者于新奥法是奥地利的一位学者于新奥法是奥地利的一位学者于新
5、奥法是奥地利的一位学者于19481948年提出的。年提出的。年提出的。年提出的。9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 新奥法要点是：新奥法要点是：新奥法要点是：新奥法要点是：围岩和支护视为同一的承载体系，岩体为主要围岩和支护视为同一的承载体系，岩体为主要围岩和支护视为同一的承载体系，岩体为主要围岩和支护视为同一的承载体系，岩体为主要 承载单元；承载单元；承载单元；承载单元；允许围岩产生局部松弛，也允许支护结构有限允许围岩产生局部松弛，也允许支护结构有限允许围岩产生局部松弛，也允许支护结构有限允许围岩产生局部松弛，也允许支护结构有限 制的变形；制的变形；制
6、的变形；制的变形；通过试验量测决定岩体和支护结构的承载通过试验量测决定岩体和支护结构的承载通过试验量测决定岩体和支护结构的承载通过试验量测决定岩体和支护结构的承载变变变变 形形形形时间特性；时间特性；时间特性；时间特性；按按按按“预计预计预计预计”的局部应力松弛选择开挖方法和支护的局部应力松弛选择开挖方法和支护的局部应力松弛选择开挖方法和支护的局部应力松弛选择开挖方法和支护 构；构；构；构；在施工中，通过对支护的量测、监视、修改设在施工中，通过对支护的量测、监视、修改设在施工中，通过对支护的量测、监视、修改设在施工中，通过对支护的量测、监视、修改设 计，决定支护措施或第二次衬砌。计，决定支护措
7、施或第二次衬砌。计，决定支护措施或第二次衬砌。计，决定支护措施或第二次衬砌。9.1 9.1 锚喷支护的概况锚喷支护的概况第九章 锚喷支护结构的设计与施工 锚喷支护的限制条件：锚喷支护的限制条件：锚喷支护的限制条件：锚喷支护的限制条件：围岩的自承能力差，有涌水及大面围岩的自承能力差，有涌水及大面围岩的自承能力差，有涌水及大面围岩的自承能力差，有涌水及大面积淋水处，地层松软处，锚喷支护很难积淋水处，地层松软处，锚喷支护很难积淋水处，地层松软处，锚喷支护很难积淋水处，地层松软处，锚喷支护很难成型，要限制使用。成型，要限制使用。成型，要限制使用。成型，要限制使用。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结
8、构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 1.1.调查隧道工程地质和水文地质情况，分析调查隧道工程地质和水文地质情况，分析调查隧道工程地质和水文地质情况，分析调查隧道工程地质和水文地质情况，分析围岩的稳定条件；围岩的稳定条件；围岩的稳定条件；围岩的稳定条件；2.2.用用用用工程类比法工程类比法工程类比法工程类比法选择支护类型及设计参数，选择支护类型及设计参数，选择支护类型及设计参数，选择支护类型及设计参数，对锚杆支护进行受力分析和结构计算，提出对锚杆支护进行受力分析和结构计算，提出对锚杆支护进行受力分析和结构计算，提出对锚杆支护进行受力分析和结构计算，提出施工注意事项
9、；施工注意事项；施工注意事项；施工注意事项；3.3.支护施工中，根据地质情况的变化，及时支护施工中，根据地质情况的变化，及时支护施工中，根据地质情况的变化，及时支护施工中，根据地质情况的变化，及时修改设计参数及施工工序；修改设计参数及施工工序；修改设计参数及施工工序；修改设计参数及施工工序；4.4.支护完成后，观察和监测隧道的稳定状况，支护完成后，观察和监测隧道的稳定状况，支护完成后，观察和监测隧道的稳定状况，支护完成后，观察和监测隧道的稳定状况，对其长期性稳定性作出评价；对其长期性稳定性作出评价；对其长期性稳定性作出评价；对其长期性稳定性作出评价；5.5.总结经验，改进设计和施工。总结经验，
10、改进设计和施工。总结经验，改进设计和施工。总结经验，改进设计和施工。锚喷支护的设计步骤锚喷支护的设计步骤锚喷支护的设计步骤锚喷支护的设计步骤（五步骤）：（五步骤）：（五步骤）：（五步骤）：9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构 钢筋水泥砂浆锚杆是依靠注入岩孔中的水泥钢筋水泥砂浆锚杆是依靠注入岩孔中的水泥钢筋水泥砂浆锚杆是依靠注入岩孔中的水泥钢筋水泥砂浆锚杆是依靠注入岩孔中的水泥砂浆将锚杆和岩壁固结起来，靠砂浆的粘结对围砂浆将锚杆和岩壁固结起来，靠砂浆的粘结对围砂浆
11、将锚杆和岩壁固结起来，靠砂浆的粘结对围砂浆将锚杆和岩壁固结起来，靠砂浆的粘结对围岩起锚固作用。（如下图即岩起锚固作用。（如下图即岩起锚固作用。（如下图即岩起锚固作用。（如下图即p158 p158 图图图图9-1 9-1 所示）所示）所示）所示）只有等砂浆形成一定的强度之后，才能起只有等砂浆形成一定的强度之后，才能起只有等砂浆形成一定的强度之后，才能起只有等砂浆形成一定的强度之后，才能起锚固作用。锚固作用。锚固作用。锚固作用。为避免这一缺点，可采用楔缝式金属锚杆为避免这一缺点，可采用楔缝式金属锚杆为避免这一缺点，可采用楔缝式金属锚杆为避免这一缺点，可采用楔缝式金属锚杆或树脂粘结型锚杆。或树脂粘结
12、型锚杆。或树脂粘结型锚杆。或树脂粘结型锚杆。图图9-1 块状围岩坍塌过程及支护（拱部）块状围岩坍塌过程及支护（拱部）1-喷混凝土；喷混凝土；2-砂浆锚杆；砂浆锚杆；3-危石坍塌危石坍塌 顺序及方向用数字及箭头表示顺序及方向用数字及箭头表示9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构锚杆的作用原理：锚杆的作用原理：锚杆的作用原理：锚杆的作用原理：主要有主要有主要有主要有联接作用、组合作用、整体加固联接作用、组合作用、整体加固联接作用、组合作用、整体加固联接作用、组合作用、
13、整体加固 三种作用。锚杆往往又是二种或三种的综合三种作用。锚杆往往又是二种或三种的综合三种作用。锚杆往往又是二种或三种的综合三种作用。锚杆往往又是二种或三种的综合作用。作用。作用。作用。隧道围岩隧道围岩隧道围岩隧道围岩 有不稳定的岩块和岩层时，可用锚有不稳定的岩块和岩层时，可用锚有不稳定的岩块和岩层时，可用锚有不稳定的岩块和岩层时，可用锚杆将其联接起来，并尽可能深入到稳定岩层中。杆将其联接起来，并尽可能深入到稳定岩层中。杆将其联接起来，并尽可能深入到稳定岩层中。杆将其联接起来，并尽可能深入到稳定岩层中。（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和
14、结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用1 1 锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算 块体岩石坠落时，锚杆受到拉力及剪力块体岩石坠落时，锚杆受到拉力及剪力块体岩石坠落时，锚杆受到拉力及剪力块体岩石坠落时，锚杆受到拉力及剪力的作用，设锚杆与铅垂线的夹角为的作用，设锚杆与铅垂线的夹角为的作用，设锚杆与铅垂线的夹角为的作用，设锚杆与铅垂线的夹角为 ，与地质，与地质，与地质，与地质结构面的夹角为结构面的夹角为结构面的夹角为结构
15、面的夹角为，则根据静力平衡原理：，则根据静力平衡原理：，则根据静力平衡原理：，则根据静力平衡原理：如下图如下图(P158)-所示：所示：（9-1）剪力剪力拉力拉力9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用1 1 锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算 则有：则有：Rg锚杆抗拉强度锚杆抗拉强度k设计安全系数，可取设计安全系数，可取 29.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受
16、力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用1 1 锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算锚杆承载力的计算 则锚杆直径：则锚杆直径：（9-2）2 2 锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度 根据：根据：根据：根据：钻孔内表面与砂浆的锚固力钻孔内表面与砂浆的锚固力钻孔内表面与砂浆的锚固力钻孔内表面与砂浆的锚固力 锚杆的拉力锚杆的拉力锚杆的拉力锚杆的拉力，并考虑一安全系数并考虑一安全系数并考虑一安全系数并考虑一安全系数 则则则则：9.2
17、9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用2 2 锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度 因此锚固长度：因此锚固长度：因此锚固长度：因此锚固长度：（9-3）式中式中式中式中 d d，D D 分别为锚杆钢筋直径及锚杆钻孔分别为锚杆钢筋直径及锚杆钻孔分别为锚杆钢筋直径及锚杆钻孔分别为锚杆钢筋直径及锚杆钻孔 直径直径直径直径 R Rg g，分别为锚杆抗拉强度及砂浆与岩分别为锚杆抗拉强度及砂浆与岩分别为
18、锚杆抗拉强度及砂浆与岩分别为锚杆抗拉强度及砂浆与岩 孔面的抗剪强度孔面的抗剪强度孔面的抗剪强度孔面的抗剪强度 k k 安全系数，可取安全系数，可取安全系数，可取安全系数，可取 3 35 59.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用（一）联接作用2 2 锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度锚杆所需锚固长度 锚杆总长为锚杆总长为锚杆总长为锚杆总长为 L Lmm：式中：式中：L1 锚杆锚固深度锚杆锚固深度 L2 危石或不
19、稳定岩层厚度危石或不稳定岩层厚度 L3 锚杆外露长度，略小于喷射混凝土锚杆外露长度，略小于喷射混凝土 厚度厚度L Lmm=L=L1 1+L+L2 2+L+L3 39.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（二）锚杆的组合作用（二）锚杆的组合作用（二）锚杆的组合作用（二）锚杆的组合作用锚杆的作用：锚杆的作用：锚杆的作用：锚杆的作用：可将一定厚度的岩层，尤其是成可将一定厚度的岩层，尤其是成可将一定厚度的岩层，尤其是成可将一定厚度的岩层，尤其是成层的岩层组合在一起，形成组合
20、拱或组合梁，层的岩层组合在一起，形成组合拱或组合梁，层的岩层组合在一起，形成组合拱或组合梁，层的岩层组合在一起，形成组合拱或组合梁，从而阻止岩层的滑移和坍塌。从而阻止岩层的滑移和坍塌。从而阻止岩层的滑移和坍塌。从而阻止岩层的滑移和坍塌。“岩石梁岩石梁岩石梁岩石梁”或或或或“岩石拱岩石拱岩石拱岩石拱”的整体作用，使的整体作用，使的整体作用，使的整体作用，使其抗弯、抗剪能力大大加强。其抗弯、抗剪能力大大加强。其抗弯、抗剪能力大大加强。其抗弯、抗剪能力大大加强。如下图如下图如下图如下图9-39-3、图、图、图、图9-59-5所示所示所示所示9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分
21、析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（二）锚杆的组合作用（二）锚杆的组合作用（二）锚杆的组合作用（二）锚杆的组合作用施工时应注意两点：施工时应注意两点：施工时应注意两点：施工时应注意两点：1 1）应垂直岩层布置锚杆；）应垂直岩层布置锚杆；）应垂直岩层布置锚杆；）应垂直岩层布置锚杆；2 2）可对锚杆施加预应力，以提高其）可对锚杆施加预应力，以提高其）可对锚杆施加预应力，以提高其）可对锚杆施加预应力，以提高其 支护能支护能支护能支护能 力。力。力。力。喷砼的作用：喷砼的作用：喷砼的作用：喷砼的作用：封闭及支护锚杆之间的表层岩
22、体，封闭及支护锚杆之间的表层岩体，封闭及支护锚杆之间的表层岩体，封闭及支护锚杆之间的表层岩体，防止局部坍塌，并提高组合结构内表层强度。防止局部坍塌，并提高组合结构内表层强度。防止局部坍塌，并提高组合结构内表层强度。防止局部坍塌，并提高组合结构内表层强度。因此，锚喷支护中，锚杆的组合作用是主要因此，锚喷支护中，锚杆的组合作用是主要因此，锚喷支护中，锚杆的组合作用是主要因此，锚喷支护中，锚杆的组合作用是主要的，喷射砼的作用是辅助的。的，喷射砼的作用是辅助的。的，喷射砼的作用是辅助的。的，喷射砼的作用是辅助的。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结
23、构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（三）整体加固作用（三）整体加固作用（三）整体加固作用（三）整体加固作用 通过有规律的布置锚杆群，将隧道四周一定通过有规律的布置锚杆群，将隧道四周一定通过有规律的布置锚杆群，将隧道四周一定通过有规律的布置锚杆群，将隧道四周一定深度的围岩进行挤压、粘结加固，形成一个承载深度的围岩进行挤压、粘结加固，形成一个承载深度的围岩进行挤压、粘结加固，形成一个承载深度的围岩进行挤压、粘结加固，形成一个承载环。见环。见环。见环。见p160 p160 图图图图9-4 9-4 所示。所示。所示。所示。图图9-4 锚杆的加固作用锚杆的加
24、固作用9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（三）整体加固作用（三）整体加固作用（三）整体加固作用（三）整体加固作用 由图可知，在锚杆预应力的作用下，每根锚杆由图可知，在锚杆预应力的作用下，每根锚杆由图可知，在锚杆预应力的作用下，每根锚杆由图可知，在锚杆预应力的作用下，每根锚杆周围的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区，周围的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区，周围的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区，周围的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区，形成厚度为形成厚度为形
25、成厚度为形成厚度为 t t 的均匀压缩带，压缩带的岩体处于三的均匀压缩带，压缩带的岩体处于三的均匀压缩带，压缩带的岩体处于三的均匀压缩带，压缩带的岩体处于三向受压状态，使岩体的强度大大提高，从而形成：向受压状态，使岩体的强度大大提高，从而形成：向受压状态，使岩体的强度大大提高，从而形成：向受压状态，使岩体的强度大大提高，从而形成：“承载环承载环承载环承载环”。锚杆的整体加固作用可使围岩体的承载能力增锚杆的整体加固作用可使围岩体的承载能力增锚杆的整体加固作用可使围岩体的承载能力增锚杆的整体加固作用可使围岩体的承载能力增加加加加50%50%。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受
26、力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构一、锚杆支护结构（三）整体加固作用（三）整体加固作用（三）整体加固作用（三）整体加固作用砂浆锚杆的承载力为：砂浆锚杆的承载力为：砂浆锚杆的承载力为：砂浆锚杆的承载力为：（9-5）式中式中 砂浆与岩石的粘结力砂浆与岩石的粘结力 岩体内的切向力岩体内的切向力 砂浆与岩石的摩擦角砂浆与岩石的摩擦角 锚杆单位长度上的承载力锚杆单位长度上的承载力 与与 的合力的合力能阻止围岩位移的发展，在锚杆间的围岩中产生能阻止围岩位移的发展，在锚杆间的围岩中产生压缩及成拱作用，从而提高为岩体强度。压缩及成拱作用，从而提高
27、为岩体强度。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构喷混凝土支护结构通过两个方面起支护作用喷混凝土支护结构通过两个方面起支护作用喷混凝土支护结构通过两个方面起支护作用喷混凝土支护结构通过两个方面起支护作用1 1）局部稳定原理）局部稳定原理）局部稳定原理）局部稳定原理 喷射砼能及时封闭岩层表面的节理、裂隙，提喷射砼能及时封闭岩层表面的节理、裂隙，提喷射砼能及时封闭岩层表面的节理、裂隙，提喷射砼能及时封闭岩层表面的节理、裂隙，提高裂隙间的粘结力和抗剪强度
28、，减少应力集中现象，高裂隙间的粘结力和抗剪强度，减少应力集中现象，高裂隙间的粘结力和抗剪强度，减少应力集中现象，高裂隙间的粘结力和抗剪强度，减少应力集中现象，防止岩层表面风化、剥落、掉块及坍塌的发生。防止岩层表面风化、剥落、掉块及坍塌的发生。防止岩层表面风化、剥落、掉块及坍塌的发生。防止岩层表面风化、剥落、掉块及坍塌的发生。坍塌的发生，往往是由其中的一块危石的掉落坍塌的发生，往往是由其中的一块危石的掉落坍塌的发生，往往是由其中的一块危石的掉落坍塌的发生，往往是由其中的一块危石的掉落而引发的。喷砼只要支护住最先掉落的危石，封闭而引发的。喷砼只要支护住最先掉落的危石，封闭而引发的。喷砼只要支护住最
29、先掉落的危石，封闭而引发的。喷砼只要支护住最先掉落的危石，封闭附近的岩体，洞室就能稳定。危石坠落主要由附近的岩体，洞室就能稳定。危石坠落主要由附近的岩体，洞室就能稳定。危石坠落主要由附近的岩体，洞室就能稳定。危石坠落主要由冲切冲切冲切冲切破坏破坏破坏破坏及及及及撕开作用撕开作用撕开作用撕开作用 两种作用引起的。两种作用引起的。两种作用引起的。两种作用引起的。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构1 1）局部稳定原理）局部稳定原理）局部稳定原理）局部
30、稳定原理 按冲切破坏，喷砼的厚度为：按冲切破坏，喷砼的厚度为：按冲切破坏，喷砼的厚度为：按冲切破坏，喷砼的厚度为：按撕开作用，喷砼的厚度为按撕开作用，喷砼的厚度为按撕开作用，喷砼的厚度为按撕开作用，喷砼的厚度为 危石重量危石重量 安全系数，取安全系数，取35 危石底边周长危石底边周长 喷砼计算抗剪强度喷砼计算抗剪强度 喷层与岩石间粘结强度喷层与岩石间粘结强度9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构二、喷混凝土支护结构2 2）整体稳定原理）整体稳定原理）整体稳定原理）整体
31、稳定原理 喷射砼层与围岩体表面紧密粘结、咬合，喷射砼层与围岩体表面紧密粘结、咬合，喷射砼层与围岩体表面紧密粘结、咬合，喷射砼层与围岩体表面紧密粘结、咬合，使洞室表面岩体形成平顺整体，依靠结合面使洞室表面岩体形成平顺整体，依靠结合面使洞室表面岩体形成平顺整体，依靠结合面使洞室表面岩体形成平顺整体，依靠结合面处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体组成处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体组成处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体组成处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体组成“组合结构组合结构组合结构组合结构”或或或或“整体结构物整体结构物整体结构物整体结构物”共同工作。共同工作。共同工作。共同工作。整体稳定支护结构分析将
32、在锚喷联合支整体稳定支护结构分析将在锚喷联合支整体稳定支护结构分析将在锚喷联合支整体稳定支护结构分析将在锚喷联合支护中介绍。护中介绍。护中介绍。护中介绍。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 锚喷联合支护是锚杆支护和喷砼支护作用原理的锚喷联合支护是锚杆支护和喷砼支护作用原理的锚喷联合支护是锚杆支护和喷砼支护作用原理的锚喷联合支护是锚杆支护和喷砼支护作用原理的有机组合。有机组合。有机组合。有机组合。围岩条件好
33、时（围岩条件好时（围岩条件好时（围岩条件好时（类以上围岩），喷砼为主要支类以上围岩），喷砼为主要支类以上围岩），喷砼为主要支类以上围岩），喷砼为主要支护手段，锚杆加固为辅。护手段，锚杆加固为辅。护手段，锚杆加固为辅。护手段，锚杆加固为辅。围岩条件差时，以锚杆（尤其是预应力锚杆）为围岩条件差时，以锚杆（尤其是预应力锚杆）为围岩条件差时，以锚杆（尤其是预应力锚杆）为围岩条件差时，以锚杆（尤其是预应力锚杆）为主要岩体加固手段，并与喷砼、钢筋网喷砼或加钢主要岩体加固手段，并与喷砼、钢筋网喷砼或加钢主要岩体加固手段，并与喷砼、钢筋网喷砼或加钢主要岩体加固手段，并与喷砼、钢筋网喷砼或加钢拱的钢筋网喷砼配合
34、使用。拱的钢筋网喷砼配合使用。拱的钢筋网喷砼配合使用。拱的钢筋网喷砼配合使用。1 1）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1 1）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念n n 将隧道全断面一次掘出，在开挖洞室时，对围岩的位移将隧道全断面一次掘
35、出，在开挖洞室时，对围岩的位移将隧道全断面一次掘出，在开挖洞室时，对围岩的位移将隧道全断面一次掘出，在开挖洞室时，对围岩的位移和变形进行连续观测，并及时地锚喷作为第一次衬砌（临时和变形进行连续观测，并及时地锚喷作为第一次衬砌（临时和变形进行连续观测，并及时地锚喷作为第一次衬砌（临时和变形进行连续观测，并及时地锚喷作为第一次衬砌（临时支护），来控制围岩应力和变形支护），来控制围岩应力和变形支护），来控制围岩应力和变形支护），来控制围岩应力和变形;n n 喷层凝结后即连续对支护喷层的变形进行监测，并在临喷层凝结后即连续对支护喷层的变形进行监测，并在临喷层凝结后即连续对支护喷层的变形进行监测，并在临
36、喷层凝结后即连续对支护喷层的变形进行监测，并在临时支护的基础上逐步增加支护措施（喷层加厚或增设锚杆、时支护的基础上逐步增加支护措施（喷层加厚或增设锚杆、时支护的基础上逐步增加支护措施（喷层加厚或增设锚杆、时支护的基础上逐步增加支护措施（喷层加厚或增设锚杆、钢筋网等）钢筋网等）钢筋网等）钢筋网等）;n n 待第一次衬砌基本稳定后，再加做模注砼待第一次衬砌基本稳定后，再加做模注砼待第一次衬砌基本稳定后，再加做模注砼待第一次衬砌基本稳定后，再加做模注砼“二二二二次衬砌次衬砌次衬砌次衬砌”，这时，原来的临时支护（锚喷支护），这时，原来的临时支护（锚喷支护），这时，原来的临时支护（锚喷支护），这时，原来
37、的临时支护（锚喷支护）成为永久衬砌的一个组成部分。成为永久衬砌的一个组成部分。成为永久衬砌的一个组成部分。成为永久衬砌的一个组成部分。新奥法的施工过程：新奥法的施工过程：新奥法的施工过程：新奥法的施工过程：9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1 1）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念 二次衬砌基本上是不承载或承载很小，其作二次衬砌基本上是
38、不承载或承载很小，其作二次衬砌基本上是不承载或承载很小，其作二次衬砌基本上是不承载或承载很小，其作用主要是为了隧道的安全、耐久、防水和饰面用主要是为了隧道的安全、耐久、防水和饰面用主要是为了隧道的安全、耐久、防水和饰面用主要是为了隧道的安全、耐久、防水和饰面的需要。的需要。的需要。的需要。新奥法在施工过程中应采用新奥法在施工过程中应采用新奥法在施工过程中应采用新奥法在施工过程中应采用光面爆破、大面光面爆破、大面光面爆破、大面光面爆破、大面积开挖、或采用隧道掘进机开挖积开挖、或采用隧道掘进机开挖积开挖、或采用隧道掘进机开挖积开挖、或采用隧道掘进机开挖。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
39、锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1 1）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念 新奥法中，围岩与锚喷支护、模注二次新奥法中，围岩与锚喷支护、模注二次新奥法中，围岩与锚喷支护、模注二次新奥法中，围岩与锚喷支护、模注二次衬砌结合在一起，从根本上改善了支护结构衬砌结合在一起，从根本上改善了支护结构衬砌结合在一起，从根本上改善了支护结构衬砌结合在一起，从根本上改善了支护结构的静力工作条件。
40、第一次锚喷支护在与围岩的静力工作条件。第一次锚喷支护在与围岩的静力工作条件。第一次锚喷支护在与围岩的静力工作条件。第一次锚喷支护在与围岩的共同变形中共同承受形变压力（而不是塌的共同变形中共同承受形变压力（而不是塌的共同变形中共同承受形变压力（而不是塌的共同变形中共同承受形变压力（而不是塌方荷载），使围岩自身成为方荷载），使围岩自身成为方荷载），使围岩自身成为方荷载），使围岩自身成为“承载结构承载结构承载结构承载结构”的的的的一个主要组成部分，将围岩和支护结构组成一个主要组成部分，将围岩和支护结构组成一个主要组成部分，将围岩和支护结构组成一个主要组成部分，将围岩和支护结构组成一个统一的结构工作体
41、系。一个统一的结构工作体系。一个统一的结构工作体系。一个统一的结构工作体系。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1 1）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念1.1.围岩是隧道稳定的基本部分围岩是隧道稳定的基本部分围岩是隧道稳定的基本部分围岩是隧道稳定的基本部分。第一次支。第一次支。第一次支。第一次支护护护护 是为了与围岩共同形成能自身稳定的
42、是为了与围岩共同形成能自身稳定的是为了与围岩共同形成能自身稳定的是为了与围岩共同形成能自身稳定的“承载圈承载圈承载圈承载圈”。（为维护围岩的强度，应尽。（为维护围岩的强度，应尽。（为维护围岩的强度，应尽。（为维护围岩的强度，应尽量采用控量采用控量采用控量采用控 制爆破或无爆破开挖及大断面及制爆破或无爆破开挖及大断面及制爆破或无爆破开挖及大断面及制爆破或无爆破开挖及大断面及全断面掘进）全断面掘进）全断面掘进）全断面掘进）新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：2.2.第一次支护衬砌要薄而具有柔性并与围第一次支护衬砌要薄而具有柔性并与围第一次支护衬砌要薄而具
43、有柔性并与围第一次支护衬砌要薄而具有柔性并与围岩密贴，使因弯矩而破坏的可能性达到岩密贴，使因弯矩而破坏的可能性达到岩密贴，使因弯矩而破坏的可能性达到岩密贴，使因弯矩而破坏的可能性达到最小。最小。最小。最小。（当需要增加支护强度时，宜用（当需要增加支护强度时，宜用（当需要增加支护强度时，宜用（当需要增加支护强度时，宜用锚杆、钢筋网等加固，而不宜大幅增加锚杆、钢筋网等加固，而不宜大幅增加锚杆、钢筋网等加固，而不宜大幅增加锚杆、钢筋网等加固，而不宜大幅增加喷层厚度。）喷层厚度。）喷层厚度。）喷层厚度。）9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计
44、与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1 1）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：3.3.设计施工中，要正确估计围岩特性及其设计施工中，要正确估计围岩特性及其设计施工中，要正确估计围岩特性及其设计施工中，要正确估计围岩特性及其随时间的变化，据此选择最合宜的支护随时间的变化，据此选择最合宜的支护随时间的变化，据此选择最合宜的支护随时间的变化，据此选择最合宜的支护
45、措施和支护时间。措施和支护时间。措施和支护时间。措施和支护时间。（必要时，应进行试（必要时，应进行试（必要时，应进行试（必要时，应进行试验及量测，以确定围岩分类、自稳时间、验及量测，以确定围岩分类、自稳时间、验及量测，以确定围岩分类、自稳时间、验及量测，以确定围岩分类、自稳时间、位移变化速率等参数。位移变化速率等参数。位移变化速率等参数。位移变化速率等参数。9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1 1）新奥
46、法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念）新奥法修建隧道的基本概念新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：新奥法的三个基本点：9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 2 2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念围岩为均质的各向同性
47、的连续弹塑性体，岩围岩为均质的各向同性的连续弹塑性体，岩围岩为均质的各向同性的连续弹塑性体，岩围岩为均质的各向同性的连续弹塑性体，岩体在塑性变形、剪切破坏的极限平衡中仍表体在塑性变形、剪切破坏的极限平衡中仍表体在塑性变形、剪切破坏的极限平衡中仍表体在塑性变形、剪切破坏的极限平衡中仍表现有剩余强度现有剩余强度现有剩余强度现有剩余强度 隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数为为为为1 1 隧道形状为圆形隧道形状为圆形隧道形状为圆形隧道形状为圆形 隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体隧
48、道在一定的埋深条件下，将它看作无限体隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体中的孔洞问题中的孔洞问题中的孔洞问题中的孔洞问题假定：假定：假定：假定：9.2 9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 2 2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念 以以以以“摩
49、尔摩尔摩尔摩尔 库仑库仑库仑库仑”准则准则准则准则 作为作为作为作为塑性判据塑性判据塑性判据塑性判据。在。在。在。在围岩体中，当围岩中的应力状态的应力圆同摩尔围岩体中，当围岩中的应力状态的应力圆同摩尔围岩体中，当围岩中的应力状态的应力圆同摩尔围岩体中，当围岩中的应力状态的应力圆同摩尔的滑动包络线相切时，（见的滑动包络线相切时，（见的滑动包络线相切时，（见的滑动包络线相切时，（见 图图图图9-79-7），岩体进入），岩体进入），岩体进入），岩体进入塑性状态。塑性状态。塑性状态。塑性状态。图图9-7 摩尔摩尔-库仑准则库仑准则摩尔应力圆摩尔应力圆摩尔滑动包络线摩尔滑动包络线9.2 9.2 锚喷支护
50、的受力分析和结构计算锚喷支护的受力分析和结构计算第九章 锚喷支护结构的设计与施工 三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用三、新奥法中锚喷联合支护的应用 2 2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念 当隧道周边的围岩应力超过弹性强度极当隧道周边的围岩应力超过弹性强度极限时，从隧道周边到岩体深处某一范围内限时，从隧道周边到岩体深处某一范围内将出现塑性变形区，塑性区半径为将出现塑性变形区，塑性区半径为 R,在塑在塑性区以