隧道工程7學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1隧道隧道(sudo)工程工程7第一頁，共45頁。 60年代后發(fā)展期來的現(xiàn)代支護(hù)理論階段： 特點(diǎn)：圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成了承載的支護(hù)體系(tx)，其中圍巖是主要的承載結(jié)構(gòu)，而支護(hù)結(jié)構(gòu)是輔助性的，但也不可缺少。 代表：新奧法理論是其典型代表。2、現(xiàn)代支護(hù)理論與設(shè)計(jì)要點(diǎn) 現(xiàn)代支護(hù)理論 一切方法、手段和措施都圍繞圍巖穩(wěn)定為目的； 支護(hù)與圍巖視作統(tǒng)一的復(fù)合體，支護(hù)合圍巖共同作用； 在復(fù)合體中，圍巖是承載主體，最大限度的發(fā)揮圍巖的自承能力，同時也要發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力； 憑借現(xiàn)場試驗(yàn)和監(jiān)測手段，劃定圍巖級別，獲得力學(xué)參數(shù)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工；第2頁/共45頁第二頁，共45頁。 對不同的地質(zhì)條件，力學(xué)特

2、征的圍巖，靈活采用不同支護(hù)方式，力學(xué)計(jì)算模型。如荷載-結(jié)構(gòu)模型、經(jīng)驗(yàn)類比模型等； 基本要求 支護(hù)必須與周圍巖體大面積的牢固接觸，即保證支護(hù)-圍巖作為一個統(tǒng)一(tngy)的支護(hù)體系而共同工作； 重視初期支護(hù)的作用，并使初期支護(hù)與二次支護(hù)相互配合，協(xié)調(diào)一致的工作； 要允許圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有限的變形，以允許發(fā)揮圍巖的承載作用而減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力。為此要求對支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度、構(gòu)造給予充分的注意； 必須保證支護(hù)結(jié)構(gòu)及時施作。如支護(hù)施作過晚，會使圍巖暴露時間過長，產(chǎn)生過渡的位移而瀕臨破壞，所以應(yīng)在坑道圍巖達(dá)到極限平衡之前發(fā)揮其承載作用；第3頁/共45頁第三頁，共45頁。 支護(hù)結(jié)構(gòu)要根據(jù)坑道圍巖的實(shí)際動態(tài)，

3、及時進(jìn)行調(diào)整和修改，以適應(yīng)不斷(bdun)變化的圍巖狀態(tài)；3、錨噴支護(hù)與傳統(tǒng)支護(hù)的區(qū)別 對圍巖和圍巖壓力的認(rèn)識上：傳統(tǒng)支護(hù)理論：圍巖壓力由洞室塌落的圍巖“松散壓力”造成的;錨噴支護(hù)理論：圍巖具有自承能力，圍巖作用在支護(hù)上的壓力不是松散壓力，而是阻止圍巖變形的形變壓力。 在圍巖和支護(hù)間的相互關(guān)系上：傳統(tǒng)支護(hù)理論：將圍巖與支護(hù)分開考慮，視為“荷載-結(jié)構(gòu)”體系錨噴支護(hù)理論：將圍巖和支護(hù)視為統(tǒng)一體，二者組成“圍巖-支護(hù)”體系共同參與工作。第4頁/共45頁第四頁，共45頁。 在支護(hù)功能和作用原理上：傳統(tǒng)支護(hù)理論：支護(hù)只是為了承受荷載；錨噴支護(hù)理論：支護(hù)是為了及時穩(wěn)定和加固圍巖。 在設(shè)計(jì)計(jì)算方法上：傳統(tǒng)支

4、護(hù)理論：主要是確定(qudng)作用在支護(hù)上的荷載；錨噴支護(hù)理論：設(shè)計(jì)的作用荷載是巖體的地應(yīng)力，圍巖和支護(hù)共同承載； 在支護(hù)形式和工藝上傳統(tǒng)支護(hù)理論：模注混凝土；錨噴支護(hù)理論：施工方法簡單，靈活，不需模板，無需回填，在圍巖松動之前能及時加固圍巖。第5頁/共45頁第五頁，共45頁。4 4、錨噴支護(hù)的特點(diǎn)、錨噴支護(hù)的特點(diǎn)( (主要在機(jī)理和工藝上主要在機(jī)理和工藝上) ) 及時性：噴射砼，如早強(qiáng)，能迅速給圍巖提供支護(hù)抗力及時性：噴射砼，如早強(qiáng)，能迅速給圍巖提供支護(hù)抗力 粘貼性：噴射砼與圍巖能全面密貼粘結(jié)，粘結(jié)力一般可達(dá)粘貼性：噴射砼與圍巖能全面密貼粘結(jié)，粘結(jié)力一般可達(dá)70kg/cm370kg/cm3；

5、 粘結(jié)有三種粘結(jié)有三種(sn zhn)(sn zhn)作用：作用： 連鎖作用；連鎖作用； 復(fù)合作用；復(fù)合作用； 增強(qiáng)作用增強(qiáng)作用( (填充凹隙穴填充凹隙穴) ) 柔性：容易調(diào)節(jié)圍巖變形，可控制圍巖塑性變形適度發(fā)展，發(fā)揮柔性：容易調(diào)節(jié)圍巖變形，可控制圍巖塑性變形適度發(fā)展，發(fā)揮自承能力；自承能力； 深入性：錨桿可深入圍巖一定深度加固圍巖，形成承載圈深入性：錨桿可深入圍巖一定深度加固圍巖，形成承載圈 靈活性：支護(hù)類型、參數(shù)、數(shù)量可靈活調(diào)整。靈活性：支護(hù)類型、參數(shù)、數(shù)量可靈活調(diào)整。 封閉性：可阻止水對圍巖的侵蝕而引起風(fēng)化等。封閉性：可阻止水對圍巖的侵蝕而引起風(fēng)化等。第6頁/共45頁第六頁，共45頁。7

6、.2 7.2 錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力與計(jì)算錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力與計(jì)算 1 1、錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu) 錨桿類型錨桿類型(lixng)(lixng) 全長粘結(jié)型全長粘結(jié)型 端頭錨固型 全長粘結(jié)全長粘結(jié)(zhn ji)型型端頭錨固型端頭錨固型第7頁/共45頁第七頁，共45頁。 摩察型 預(yù)應(yīng)力型 錨桿的力學(xué)作用 錨桿是利用圍巖自身(zshn)強(qiáng)度來支護(hù)圍巖，屬于內(nèi)部支護(hù)，其對圍巖的力學(xué)效應(yīng)主要有以下作用： 懸吊作用：將不穩(wěn)定巖層懸吊在堅(jiān)固巖層上，阻止圍巖(wi yn)移動滑落。 第8頁/共45頁第八頁，共45頁。 減跨作用(zuyng)：在隧道頂板巖層中大入錨桿，相當(dāng)于在頂板上增加了支點(diǎn)，使隧道跨度減

7、小，從而使頂板巖體應(yīng)力減小。 組合梁作用：在巖層中大入錨桿，將若干薄弱巖層錨固在一起(yq)，類似將疊合的板梁變成組合梁，提高巖層的承載力。 減跨作用減跨作用(zuyng)組合梁作用組合梁作用第9頁/共45頁第九頁，共45頁。 擠壓加固作用(zuyng)（整體加固作用(zuyng)）：預(yù)應(yīng)力錨桿群錨入圍巖后，其兩端附近巖體形成圓錐形壓縮區(qū)，按照一定間距排列的錨桿在預(yù)應(yīng)力作用(zuyng)下構(gòu)成一個均勻的壓縮帶，即承載環(huán)。壓縮帶中的巖體處于三向應(yīng)力狀態(tài)，顯著提高圍巖強(qiáng)度。 整體整體(zhngt)加固作用加固作用第10頁/共45頁第十頁，共45頁。 錨桿的設(shè)計(jì)(shj)與計(jì)算 錨桿承載力計(jì)算GG1

8、錨桿11-1N裂隙面錨桿錨桿裂隙面 當(dāng)塊體危石墜落時，除使錨桿受拉外，還對錨桿產(chǎn)生剪切作用，如圖所示，根據(jù)(gnj)靜力平衡及正弦定理有： sinsin1GQ sin)sin(1GN式中：N是錨桿所受拉力；Q是錨桿所受剪力；G是危石重量或一根(y n)錨桿承擔(dān)的巖石重量；是錨桿與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的夾角；是錨桿與垂直線夾角。 1第11頁/共45頁第十一頁，共45頁。 砂漿(shjing)錨桿所需錨固長度 錨桿直徑d： 以抗拉為例，錨桿直徑可用下式計(jì)算： gRkNd2 式中：K是安全系數(shù)，可取2；Rg是錨桿抗拉強(qiáng)度；N是錨桿所受拉力；d是錨桿直徑。 錨固深度L1： 根據(jù)錨桿抗拉強(qiáng)度與砂漿粘結(jié)力相等的等強(qiáng)

9、度原則(yunz)，可確定錨桿的錨固深度L1： kDRdLg421第12頁/共45頁第十二頁，共45頁。 其中：d是錨桿直徑， 螺紋鋼筋；D是鉆孔直徑；k安全系數(shù)，3-5； 是砂漿與巖孔之間的抗剪強(qiáng)度。實(shí)踐中要求 大于30厘米； 錨桿長總度L： 式中：L1是錨固深度；L2為不穩(wěn)定巖層厚度；L3是外露長度(chngd)（約小于噴射混凝土厚度）； 錨桿間距的確定：若等間距布置，每根錨桿所負(fù)擔(dān)的巖體重量即為所受荷載。 22161L321LLLLgiRdbLkP422222LkRdbg其中，是巖體容重；b錨桿間距(jin j)，一般L12b；k安全系數(shù)2-3。第13頁/共45頁第十三頁，共45頁。砂漿

10、(shjing)錨桿的承載力： )tan(1stsscDLP 加固裂隙圍巖：若在隧道頂部出現(xiàn)裂隙，為防止進(jìn)一步擴(kuò)展(kuzhn)危及頂部巖體穩(wěn)定，可采用預(yù)應(yīng)力錨桿加固。 支護(hù)塊狀圍巖：圍巖塌落(t lu)總是從危石開始，可能形成連鎖反應(yīng)。第14頁/共45頁第十四頁，共45頁。 假設(shè)裂隙(li x)受到預(yù)加力T和水平方向壓力P，則裂隙(li x)法向力和抗滑力分別為：sinPTNtan)sin(PTF 是裂隙(li x)面內(nèi)摩察角，沿裂隙(li x)面的下滑力必須滿足的條件：tan)sin(cosPTP)sintan(sin PT第15頁/共45頁第十五頁，共45頁。2、噴混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)、噴混凝

11、土支護(hù)結(jié)構(gòu) 噴射砼噴射砼(干噴干噴)是將水泥、砂子是將水泥、砂子(sh z)、石子、速凝劑按一定的比例均勻、石子、速凝劑按一定的比例均勻的攪拌后送入噴射機(jī)，借助壓縮空氣將干混合料通過管道壓送到噴頭的攪拌后送入噴射機(jī)，借助壓縮空氣將干混合料通過管道壓送到噴頭與高壓水混合，以很高的速度噴射到巖壁表面凝結(jié)而成的砼。它是通與高壓水混合，以很高的速度噴射到巖壁表面凝結(jié)而成的砼。它是通過局部穩(wěn)定圍巖和整體穩(wěn)定圍巖起支護(hù)作用。過局部穩(wěn)定圍巖和整體穩(wěn)定圍巖起支護(hù)作用。 噴射砼的作用噴射砼的作用 充填裂隙加固圍巖；充填裂隙加固圍巖； 找平，封閉圍巖表面防止風(fēng)化；找平，封閉圍巖表面防止風(fēng)化； 噴砼與圍巖組成共同承

12、載結(jié)構(gòu)。噴砼與圍巖組成共同承載結(jié)構(gòu)。第16頁/共45頁第十六頁，共45頁。 局部穩(wěn)定原理 危石除用錨桿支護(hù)外，也可用噴射混凝土層支護(hù)。在危石重力作用下混凝土噴層可能出現(xiàn)(chxin)沖切破壞和撕裂破壞。 抗沖切計(jì)算 噴層厚度必須滿足：uRkGdL 其中： 為噴射混凝土抗拉強(qiáng)度（理論上應(yīng)是抗剪強(qiáng)度，因抗剪強(qiáng)度較大，計(jì)算(j sun)不安全）；u為危石底面周長，k是安全系數(shù)35。 LR第17頁/共45頁第十七頁，共45頁。 抗撕裂計(jì)算(j sun) uRkGdLu其中： 是噴層和巖石之間的計(jì)算粘結(jié)強(qiáng)度。為此，需求(xqi)出危石自重作用下在噴層與巖石之間的拉應(yīng)力q的大小，利用彈性半地基上的半無限長

13、梁公式： ； 其中 ；K巖體彈性系數(shù)；E是混凝土彈性模量。當(dāng)x=0端點(diǎn)時，有最大值： LuRsxesPqsxcos243476. 04KEdbKEIsLuRKEdPsPq43max63. 22313463. 3EKuRGdLu第18頁/共45頁第十八頁，共45頁。 整體穩(wěn)定(wndng)原理 噴混凝土層與圍巖體表面緊密粘結(jié)、咬合、使洞室表面巖體形成較平順的整體(zhngt)，依靠結(jié)合面處的抗拉、抗壓、抗剪能力，與巖體密貼組成“組合結(jié)構(gòu)”或“整體(zhngt)結(jié)構(gòu)物”共同工作。 第19頁/共45頁第十九頁，共45頁。3、錨噴聯(lián)合支護(hù)、錨噴聯(lián)合支護(hù) 、錨噴聯(lián)合支護(hù)修建隧道的基本概念、錨噴聯(lián)合支護(hù)修

14、建隧道的基本概念 錨桿是深層加固圍巖，噴射混凝土是表層及局部加固圍巖錨桿是深層加固圍巖，噴射混凝土是表層及局部加固圍巖錨噴支護(hù)不單純是一種施工方法，而且是一種指導(dǎo)原則和思錨噴支護(hù)不單純是一種施工方法，而且是一種指導(dǎo)原則和思路路 圍巖是隧道穩(wěn)定的基本部分，盡量維護(hù)圍巖體的強(qiáng)度特性圍巖是隧道穩(wěn)定的基本部分，盡量維護(hù)圍巖體的強(qiáng)度特性 支護(hù)結(jié)構(gòu)要薄而具有支護(hù)結(jié)構(gòu)要薄而具有(jyu)柔性，并與圍巖密貼，使因產(chǎn)柔性，并與圍巖密貼，使因產(chǎn)生彎矩而破壞的可能性達(dá)到最小，當(dāng)需要增加支護(hù)襯砌生彎矩而破壞的可能性達(dá)到最小，當(dāng)需要增加支護(hù)襯砌強(qiáng)度時，宜采用錨桿、鋼筋網(wǎng)以及鋼支撐等加固，而不強(qiáng)度時，宜采用錨桿、鋼筋網(wǎng)以

15、及鋼支撐等加固，而不宜大幅度增加噴層或襯砌厚度。宜大幅度增加噴層或襯砌厚度。 設(shè)計(jì)施工中要正確估計(jì)圍巖特性及其隨時間的變化，以便設(shè)計(jì)施工中要正確估計(jì)圍巖特性及其隨時間的變化，以便采取最合適的支護(hù)措施和支護(hù)時間。采取最合適的支護(hù)措施和支護(hù)時間。第20頁/共45頁第二十頁，共45頁。 支護(hù)與圍巖共同作用的力學(xué)原理 錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的力學(xué)原理：采用的是圍巖體和柔性支護(hù)共同變形的彈塑性理論。 彈塑性理論的基本概念：基于材料試驗(yàn)彈塑性曲線 對于圓形隧道，作如下假定： 圍巖為均質(zhì)、各向同性的連續(xù)彈塑性體； 初始應(yīng)力為自重(zzhng)應(yīng)力場； 隧道視為無限體中的孔洞問題； 采用莫爾-庫侖(Mohr-Cou

16、lomb)準(zhǔn)則為塑性屈服判據(jù)。331sin1sin2sin1cos2c第21頁/共45頁第二十一頁，共45頁。 均質(zhì)圍巖中圓形隧道(sudo)的彈性解22220)1 (rRrRpRr22220)1 (rRrRpR 均質(zhì)圍巖中圓形隧道(sudo)的塑性解 基本方程： 邊界條件： 塑性解： 0rdrdrrcot2sincrrirprr,0cot)sin1sin1()(cot(cot)(cot(sin1sin20sin1sin20crrcpcrrcpiir第22頁/共45頁第二十二頁，共45頁。 彈性區(qū)與塑性(sxng)區(qū)邊界上的連續(xù)條件 當(dāng)r=R時， 塑性(sxng)區(qū)半徑與支護(hù)抗力的關(guān)系pepr

17、er,cot)(sin1)(cot()sin1 (cotcotsin1sin200sin2sin100cRrcppcpcprRii 由洞周位移(wiy)計(jì)算圍巖壓力 彈性區(qū)引起的應(yīng)力增量： 圍巖引起的徑向應(yīng)變： 220220)()(rRprRpReRer)1(12eerrrrErurr12Rrrr塑性區(qū)彈性區(qū)第23頁/共45頁第二十三頁，共45頁。 由以上關(guān)系得： 彈塑性邊界(binji)上的徑向位移： 2021)(2rpGRruRr)(2)(20202RRRRpGRrdrpGRu 據(jù)彈性區(qū)應(yīng)力和摩爾庫侖關(guān)系得： 變形(bin xng)過程中假設(shè)塑性區(qū)體積不變：cos)sin1 (0cpRRa

18、aRurRuuruRrR)()()(202202sinsin1000cot)cot)(sin1 (2)cossin(cpcpGcprurRuiRa 用洞周位移 表達(dá)(biod)的圍巖壓力 aucot2)cossin()cot)(sin1 (sin1sin000cGucprcppai第24頁/共45頁第二十四頁，共45頁。 圍巖支護(hù)(zh h)特性曲線umaxuruEBPuKcEDPu=f(P1)AmaxPmaxP0PKP1u0PcPEPminP0原巖壓力線剛性支護(hù)形變壓力區(qū)松散壓力區(qū) 柔性支護(hù)IV-模注支護(hù)0PcPP0PE錨噴初噴 錨 二次噴P1錨噴支護(hù)模注襯砌第25頁/共45頁第二十五頁，共

19、45頁。 錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)(jigu)承載力計(jì)算 初期支護(hù)（外拱）設(shè)計(jì)與計(jì)算初選噴層厚度t，可按照經(jīng)驗(yàn)公式：t=0.017r0， r0是隧道半徑確定錨桿直徑、長度和間距噴層支護(hù)抗力：承載環(huán)內(nèi)巖體的抗力：錨桿的抗力：其它支護(hù)提供的抗力：總支護(hù)抗力： sssibdpsin2bSbSpRnRisin2cos2cos)cos(cos0AiAiqpststststibFpsin2抗力阻止剪切體滑移的最小minpppppiAistisii第26頁/共45頁第二十六頁，共45頁。 二次支護(hù)（內(nèi)拱）設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)拱的承載力常是一種安全儲備，安全系數(shù) 內(nèi)拱承載力： K=1.52.0 內(nèi)拱厚度：(4) 隧道圍巖位移量的

20、容許值 影響隧道周邊最終位移量的因素(yn s) 巖體的物理力學(xué)性質(zhì) 原始地應(yīng)力大小 開挖方式（全斷面開挖?。?掘進(jìn)速度（速度越快位移越小） 支護(hù)時機(jī) 121/ )(pppK12) 1(pKpBbpKt2sin) 1(12第27頁/共45頁第二十七頁，共45頁。 支護(hù)方式 隧道周邊容許位移量的確定原則 城市地下隧道的下沉量盡量小，一般不能超過(chogu)510毫米； 淺埋山嶺隧道容許位移量可以大些，一般小于30毫米； 深埋隧道洞周的位移不致引起有害松動為原則，一般30毫米左右；第28頁/共45頁第二十八頁，共45頁。 埋深埋深圍巖圍巖300mIV0.100.300.20.500.401.20

21、III0.150.500.401.200.802.0II0.200.800.601.601.03.01) 相對位移值指實(shí)測位移值與兩測點(diǎn)距離之比；相對位移值指實(shí)測位移值與兩測點(diǎn)距離之比；2) 脆性圍巖取小值，塑性圍巖取大值；脆性圍巖取小值，塑性圍巖取大值；3) I、V、VI類圍巖可按工程類比選定容許值范圍；類圍巖可按工程類比選定容許值范圍；4) 表中數(shù)據(jù)可在施工中做調(diào)整；表中數(shù)據(jù)可在施工中做調(diào)整； 一些容許位移量控制標(biāo)準(zhǔn) 我國公路隧道(sudo)施工技術(shù)規(guī)范JTJ042-94規(guī)定容許位移； 第29頁/共45頁第二十九頁，共45頁。 法國工業(yè)部規(guī)定地下工程拱頂處圍巖(wi yn)最大容許位移量

22、隧道埋深隧道埋深/m/m硬質(zhì)巖硬質(zhì)巖/cm/cm塑性地層塑性地層/cm/cm101050501 12 22 25 550505005002 26 6101020205005006 6121220204040 國外隧道工程師根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)大小制定的危險(wixin)警戒標(biāo)準(zhǔn)等級等級標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)措施措施三級警戒三級警戒任一點(diǎn)位移大于任一點(diǎn)位移大于10mm10mm報告管理人員報告管理人員二級警戒二級警戒兩相鄰測點(diǎn)位移均大于兩相鄰測點(diǎn)位移均大于15mm15mm或任一測點(diǎn)位移速度超或任一測點(diǎn)位移速度超過過15mm/15mm/月月口頭報告，召開會議，寫書面口頭報告，召開會議，寫書面報告及建議報告及建議一級

23、警戒一級警戒位移大于位移大于15mm15mm，且多處測點(diǎn)，且多處測點(diǎn)位移均在加速位移均在加速主管工程師立即現(xiàn)場調(diào)查，召主管工程師立即現(xiàn)場調(diào)查，召開現(xiàn)場會議，研究應(yīng)急措施開現(xiàn)場會議，研究應(yīng)急措施第30頁/共45頁第三十頁，共45頁。 二次襯砌支護(hù)時間選擇原則 各測試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定； 已產(chǎn)生的各項(xiàng)位移已達(dá)預(yù)計(jì)(yj)總位移量的80%90%； 周邊位移速率小于0.10.2mm/d，或拱頂下沉速率小于 0.070.15mm/d第31頁/共45頁第三十一頁，共45頁。7.3 7.3 錨噴支護(hù)施工原則錨噴支護(hù)施工原則 實(shí)施錨噴支護(hù)施工原則，是為了達(dá)到技術(shù)實(shí)施錨噴支護(hù)施工原則，是為了達(dá)

24、到技術(shù)上可靠和經(jīng)濟(jì)上合理的目的上可靠和經(jīng)濟(jì)上合理的目的 1 1、采取各種措施，確保圍巖、采取各種措施，確保圍巖(wi yn)(wi yn)不出現(xiàn)有害不出現(xiàn)有害松動松動 洞形及側(cè)壓系數(shù)的選擇問題，即在洞室的布置洞形及側(cè)壓系數(shù)的選擇問題，即在洞室的布置和造型上應(yīng)適應(yīng)原巖應(yīng)力狀態(tài)和巖體的地質(zhì)、和造型上應(yīng)適應(yīng)原巖應(yīng)力狀態(tài)和巖體的地質(zhì)、力學(xué)特征，盡量爭取一個較好的受力條件。力學(xué)特征，盡量爭取一個較好的受力條件。 采用控制爆破技術(shù)：減少對圍巖采用控制爆破技術(shù)：減少對圍巖(wi yn)(wi yn)的擾的擾動強(qiáng)度動強(qiáng)度 減少對圍巖減少對圍巖(wi yn)(wi yn)的擾動次數(shù)：盡可能采用的擾動次數(shù)：盡可能

25、采用全斷面一次開挖全斷面一次開挖 初期支護(hù)及時快速：及時是抑制圍巖初期支護(hù)及時快速：及時是抑制圍巖(wi yn)(wi yn)變形的有害發(fā)展變形的有害發(fā)展 合理利用開挖面空間效應(yīng)抑制圍巖合理利用開挖面空間效應(yīng)抑制圍巖(wi yn)(wi yn)變變形形 第32頁/共45頁第三十二頁，共45頁。 開挖面的“空間效應(yīng)”，是指洞室在掘進(jìn)過程中，由于受到開挖面的約束，使開挖面附近的圍巖不能立即釋放其全部位移，這種現(xiàn)象稱為(chn wi)開挖面的“空間效應(yīng)” 盡量減少其他外界因素（水、潮）對圍巖的影響：對有地下水的裂隙巖體，要防止大的滲透壓力 2、使圍巖變形適度發(fā)展，合理利用圍巖自承能力 初期支護(hù)采用分

26、次施作的方法 初期支護(hù)必須保證圍巖達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其作用主要是在有控制的條件下實(shí)現(xiàn)“卸壓”。 二次支護(hù)主要是提高支護(hù)的安全度，其作用主要是限制變形過量，使圍巖進(jìn)入穩(wěn)定。 第33頁/共45頁第三十三頁，共45頁。 調(diào)節(jié)支護(hù)封底時間，控制圍巖變形 適當(dāng)延遲支護(hù)時間，控制圍巖變形 原則上，我們可以通過延遲支護(hù)時間來控制圍巖變形，不過這個時機(jī)很難掌握，因此，常常不宜采取這種方法。3、保證錨噴支護(hù)與圍巖形成共同體 施工方法和施工措施上保證 列入施工質(zhì)量檢測項(xiàng)目(xingm)(噴層與巖石的粘結(jié)力、錨桿的錨固力)4、選擇合理支護(hù)類型和參數(shù)，并充分發(fā)揮其功效 綜合考慮各種因素確定支護(hù)類型(圍巖地質(zhì)特點(diǎn)、工程斷面

27、大小和使用條件要求等) 一般情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮選用噴混凝土支護(hù)或錨噴聯(lián)合支護(hù) 第34頁/共45頁第三十四頁，共45頁。 堅(jiān)硬裂隙巖體中的大斷面隧道：通常在長錨桿之間還要加堅(jiān)硬裂隙巖體中的大斷面隧道：通常在長錨桿之間還要加設(shè)短錨桿以支承其間的巖體設(shè)短錨桿以支承其間的巖體 破碎軟弱巖體破碎軟弱巖體 ：通常要早支護(hù)、早封閉，設(shè)仰拱、加強(qiáng)：通常要早支護(hù)、早封閉，設(shè)仰拱、加強(qiáng)支護(hù)。一般采用錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)支護(hù)。一般采用錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù) 塑性流變巖體塑性流變巖體 ：支護(hù)施作宜：支護(hù)施作宜“先柔后剛先柔后剛”，設(shè)置仰拱，設(shè)置仰拱，形成全封閉環(huán)形成全封閉環(huán) 選擇合理的錨桿類型與參數(shù)，在圍巖中有效形成承載圈選擇合理

28、的錨桿類型與參數(shù)，在圍巖中有效形成承載圈 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)主要根據(jù)圍巖地質(zhì)、工程斷面和使用條件等錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)主要根據(jù)圍巖地質(zhì)、工程斷面和使用條件等選定錨桿類型，確定錨桿直徑、長度、數(shù)量、間距和布置方選定錨桿類型，確定錨桿直徑、長度、數(shù)量、間距和布置方式。式。 錨桿間距的選定：除考慮巖體穩(wěn)定條件外，一般應(yīng)能充分錨桿間距的選定：除考慮巖體穩(wěn)定條件外，一般應(yīng)能充分發(fā)揮噴層作用和施工發(fā)揮噴層作用和施工(sh gng)(sh gng)方便，即通過錨桿數(shù)量的變方便，即通過錨桿數(shù)量的變化使噴層始終具有有利厚度化使噴層始終具有有利厚度 第35頁/共45頁第三十五頁，共45頁。 錨桿長度的選取：應(yīng)當(dāng)以能充分發(fā)揮錨桿

29、的功能作用，并獲得經(jīng)濟(jì)合理的錨固效果為原則 錨桿的布置：應(yīng)當(dāng)采用重點(diǎn)（局部）布置與整體（系統(tǒng)）布置相結(jié)合 錨桿的方向：應(yīng)與巖體主結(jié)構(gòu)面成較大角度，這樣則能穿過更多的結(jié)構(gòu)面，有利于提高結(jié)構(gòu)面上的抗剪強(qiáng)度，使錨桿間的巖塊相互咬合 合理選擇噴層厚度，充分發(fā)揮噴層與圍巖自身承載力 合理噴層厚度（剛度）：既能使圍巖穩(wěn)定又容許(rngx)圍巖有一定的塑性位移，實(shí)現(xiàn)卸壓；經(jīng)驗(yàn)表明合理初始噴層厚度在515厘米間；噴層太厚和太薄都是不合理的 第36頁/共45頁第三十六頁，共45頁。 合理選擇和配置鋼筋網(wǎng)和鋼支撐 在下列情況下可考慮配置鋼筋網(wǎng) 在土砂等條件下，噴射混凝土從圍巖表面可能剝落時在破碎軟弱塑性流變巖體和

30、膨脹性巖體條件下，噴層可能破壞剝落時，或需要提高噴混凝土抗剪強(qiáng)度時 地震區(qū)或有震動影響的隧道 在下列場合必須考慮研究使用鋼支撐 噴射混凝土或錨桿發(fā)揮支護(hù)作用前，需要使隧道巖面穩(wěn)定時 用鋼管(gnggun)（棚架）、鋼板樁進(jìn)行超前支護(hù)需要支點(diǎn)時為了抑制地表下沉，或者由于壓力大，需要提高初期支護(hù)的強(qiáng)度或剛性時 第37頁/共45頁第三十七頁，共45頁。5 5、 合理安排施工程序合理安排施工程序施工方法的正確性和合理性對錨噴支護(hù)的成敗和效果有重大影施工方法的正確性和合理性對錨噴支護(hù)的成敗和效果有重大影響，特別是開挖程序、掘進(jìn)進(jìn)尺、支護(hù)和閉合時機(jī)等至關(guān)重要響，特別是開挖程序、掘進(jìn)進(jìn)尺、支護(hù)和閉合時機(jī)等至

31、關(guān)重要 開挖臺階數(shù)開挖臺階數(shù)圍巖較好：盡量采用全斷面開挖法，減少對圍巖的擾動次數(shù)圍巖較好：盡量采用全斷面開挖法，減少對圍巖的擾動次數(shù)破碎圍巖：分部開挖，減少對圍巖擾動的強(qiáng)度破碎圍巖：分部開挖，減少對圍巖擾動的強(qiáng)度 支護(hù)次數(shù)支護(hù)次數(shù) 6 6、依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工、依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工 由于由于(yuy)(yuy)錨噴支護(hù)理論目前還不成熟，故需依靠現(xiàn)場錨噴支護(hù)理論目前還不成熟，故需依靠現(xiàn)場監(jiān)控量測來掌握圍巖動態(tài)、修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工和支護(hù)效果作監(jiān)控量測來掌握圍巖動態(tài)、修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工和支護(hù)效果作出正確地評價。出正確地評價。第38頁/共45頁第三十八頁，共45頁。 隧道內(nèi)目測觀察隧道內(nèi)目測觀

32、察 隧道目測觀察的目的隧道目測觀察的目的 預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件 為判斷圍巖穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)為判斷圍巖穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù) 根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿工作狀態(tài)分析支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠度根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿工作狀態(tài)分析支護(hù)結(jié)構(gòu)可靠度 隧道目測觀察的主要內(nèi)容隧道目測觀察的主要內(nèi)容 了解開挖工作面的工程地質(zhì)，包括地質(zhì)種類及分布狀態(tài)，巖石了解開挖工作面的工程地質(zhì)，包括地質(zhì)種類及分布狀態(tài)，巖石顏色、成分、結(jié)構(gòu)等，節(jié)理狀況，斷層特征等顏色、成分、結(jié)構(gòu)等，節(jié)理狀況，斷層特征等 水文地質(zhì)條件：地下水類型，涌水量大小，涌水位置，涌水壓水文地質(zhì)條件：地下水類型，涌水量大小，涌水位置，涌水壓力力(y

33、l)(yl)，水的化學(xué)成分等，水的化學(xué)成分等 繪制開挖工作面的素描剖面圖繪制開挖工作面的素描剖面圖第39頁/共45頁第三十九頁，共45頁。 開挖支護(hù)后的觀察：初期支護(hù)的裂縫狀況，錨桿端頭情況，鋼拱架是否被壓曲，是否有底鼓現(xiàn)象 隧道(sudo)目測觀察中圍巖破壞形態(tài)分析 危險性不大的破壞：構(gòu)筑仰拱后在拱肩部出現(xiàn)的剪切破壞一般進(jìn)展緩慢，危險性不大 危險性較大的破壞：在未構(gòu)筑仰拱前拱頂混凝土因受彎曲壓縮而產(chǎn)生的裂隙常常進(jìn)展急劇，伴隨有碎片飛散，危險性較大 塌方征兆的破壞：拱頂噴層出現(xiàn)對稱的向下滑落的剪切破壞現(xiàn)象，或側(cè)墻發(fā)生向內(nèi)側(cè)滑動的剪切破壞并伴隨有底鼓現(xiàn)象，都會引起塌方事故的破壞形態(tài) 隧道(sud

34、o)收斂量測第40頁/共45頁第四十頁，共45頁。 凈空(jn kn)相對位移測試（收斂測試）：洞壁上兩點(diǎn)兩次測量的位移差 測試頻率：根據(jù)位移速度和離工作面的距離確定位移速度距開挖面距離量測頻率10mm/d以上01B12次/日10mm5mm/d12B1次/日5mm1mm/d25B1次/2日1mm/d以下5B以上1次/周 拱頂下沉量測：測量方法，可采用水平儀計(jì)、撓度計(jì)等 圍巖內(nèi)部位移量測：通常采用鉆孔伸長(shn chn)計(jì)或位移計(jì)，它由錨固、傳遞、孔口裝置、測試儀器等組成 第41頁/共45頁第四十一頁，共45頁。 地表下沉量測地表下沉量測 用水平儀在地表進(jìn)行。量測范圍的確定和不動點(diǎn)選取用水平儀

35、在地表進(jìn)行。量測范圍的確定和不動點(diǎn)選取(xunq)(xunq)，量測，量測頻率：距開挖面距離頻率：距開挖面距離2D2D時，時，1-21-2次次/ /天；天；2D-5D2D-5D時，時，1 1次次/ /天，大于天，大于5D5D時，時，1 1次次/ /周周 位移反分析，指導(dǎo)施工位移反分析，指導(dǎo)施工 根據(jù)量測位移反分析圍巖應(yīng)力重分布情況根據(jù)量測位移反分析圍巖應(yīng)力重分布情況 反分析圍巖力學(xué)參數(shù)反分析圍巖力學(xué)參數(shù) 反分析圍巖原始地應(yīng)力反分析圍巖原始地應(yīng)力 根據(jù)反分析結(jié)果指導(dǎo)施工根據(jù)反分析結(jié)果指導(dǎo)施工 第42頁/共45頁第四十二頁，共45頁。 總結(jié)：新奧法的原則核心為：保護(hù)圍巖總結(jié)：新奧法的原則核心為：保護(hù)圍巖(wi yn)(wi yn)，調(diào)動，調(diào)動和發(fā)展圍巖和發(fā)展圍巖(wi yn)(wi yn