新奧法施工的基本原理

1、新奧法施工原理新奧法施工原理可以概括為以下幾點(diǎn)：新奧法中認(rèn)為，巖體是結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必需 充分保護(hù)巖體盡量減少對(duì)它的擾動(dòng)，避免過(guò)度破壞巖體的強(qiáng)度。為充分發(fā)揮巖體的承載能力，應(yīng)允許并控制巖體的變形。為了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡快閉合而成為封閉的筒 形結(jié)構(gòu)。在施工中的各個(gè)階段，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)監(jiān)視，及時(shí)提供可靠的數(shù)量 足夠的量測(cè)信息。為了鋪設(shè)防水層，成為了承受錨桿銹蝕，圍巖性質(zhì)惡化，流變，膨 脹所引起的后續(xù)荷載，可采用復(fù)合式襯砌。二次襯砌原則上是在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下修筑 的，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，因而提高了支護(hù)體系的安全度。在大量的地下工程實(shí)踐中，人

2、們普遍認(rèn)識(shí)到，隧道及地下洞室工程， 其核心問(wèn)題，都?xì)w結(jié)在開(kāi)挖和支護(hù)兩個(gè)關(guān)鍵工序上。即如何開(kāi)挖，才能更 有利于洞室的穩(wěn)定和便于支護(hù)：若需支護(hù)時(shí)，又如何支護(hù)才能更有效地保 證洞室穩(wěn)定和便于開(kāi)挖。這是隧道及地下工程中兩個(gè)相互促進(jìn)又相互制約 的問(wèn)題。在隧道及地下洞室工程中，圍繞著以上核心問(wèn)題的實(shí)踐和研究，在不 同的時(shí)期，人們提出了不同的理論并逐步建立了不同的理論體系，每一種 理論體系都包含和解決（或正在研究解決）了從工程認(rèn)識(shí)（概念）、力學(xué) 原理，工程措施到施工方法（工藝）等一系列工程問(wèn)題。一、隧道設(shè)計(jì)施工的兩大理論（1）松弛荷載理論其核心內(nèi)容是：穩(wěn)定的巖體有自穩(wěn)能力，不產(chǎn)生荷載: 不穩(wěn)定的巖體則可能產(chǎn)

3、生坍塌，需要用支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支撐。這樣，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載就是圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛并可能塌落的巖體重 力。這是一種傳統(tǒng)的理論，其代表人物有泰沙基和普氏等人。（2）巖承理論其核心內(nèi)容是：圍巖穩(wěn)定顯然是巖體自身有承載自穩(wěn)能 力：不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是有一個(gè)過(guò)程的，如果在這個(gè)過(guò)程中提供必要的 幫助或限制，則圍巖仍然能夠進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。這種理論體系的代表性人物 有拉布西維茲、米勒-菲切爾、芬納-塔羅勃和卡斯特奈等人.由以上可以看出，前一種理論更注意結(jié)果和對(duì)結(jié)果的處理：而后一種 理論則更注意過(guò)程和對(duì)過(guò)程的控制，即對(duì)圍巖自承能力的充分利用。由于 有此區(qū)別，因而兩種理論體系在過(guò)程和方法上各自表現(xiàn)出不同的特

4、點(diǎn)。新 奧法是巖承理論在隧道工程實(shí)踐中的代表方法。二、新奧法 New Austrian Tunnelling Method目前新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修建隧道的一種基本方法， 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。新奧法的基本要點(diǎn)可歸納如下：巖體是隧道結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必須充分保護(hù)巖 體，盡量減少對(duì)它的擾動(dòng)，避免過(guò)度破壞巖體的強(qiáng)度。為此，施工中斷面 分塊不宜過(guò)多，開(kāi)挖應(yīng)當(dāng)采用光面爆破、預(yù)裂爆破或機(jī)械掘進(jìn)。為了充分發(fā)揮巖體的承載能力，應(yīng)允許并控制巖體的變形。一方面 允許變形，使圍巖中能形成承載環(huán)；另一方面又必須限制它，使巖體不致 過(guò)度松弛而喪失或大大降低承載能力。在施工中應(yīng)采用能與圍巖密

5、貼、及 時(shí)筑砌又能隨時(shí)加強(qiáng)的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)，例如，錨噴支護(hù)等。這樣，就能通 過(guò)調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和它參加工作的時(shí)間（包括閉合時(shí)間）來(lái)控 制巖體的變形。為了改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能，施工中應(yīng)盡快閉合，而成為封閉的 筒形結(jié)構(gòu)。另外，隧道斷面形狀應(yīng)盡可能圓順，以避免拐角處的應(yīng)力集中。通過(guò)施工中對(duì)圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)觀(guān)察、量測(cè)，合理安排施工程序、 進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及日常的施工管理。5 .為了敷設(shè)防水層，或?yàn)榱顺惺苡捎阱^桿銹蝕，圍巖性質(zhì)惡化、流變、 膨脹所引起的后續(xù)荷載，可采用復(fù)合式襯砌。6.二次襯砌原則上是在圍巖與初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定的條件下修筑 的，圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，因而提高了支護(hù)體系的安全度。

6、上述新奧法的基本要點(diǎn)可扼要的概括為：“少擾動(dòng)、早噴錨，勤量測(cè)、 緊封閉”。三、用一個(gè)彈簧來(lái)理解新奧法原理洞室邊緣某一點(diǎn)A在開(kāi)挖前具有原始應(yīng)力（自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力） 處于一個(gè)平衡狀態(tài)。如同一根彈性剛度為 K的彈簧，在P0作用下處于壓縮 平衡狀態(tài)。洞室開(kāi)挖后，A點(diǎn)在臨空面失去約束，原始應(yīng)力狀態(tài)要調(diào)整，如果 圍巖的強(qiáng)度足夠大，那么經(jīng)過(guò)應(yīng)力調(diào)整，洞室可處于穩(wěn)定狀態(tài)（不需支護(hù)）。 然而大多數(shù)的地質(zhì)情況是較差的，即洞室經(jīng)過(guò)應(yīng)力調(diào)整后，如不支護(hù)，就 會(huì)產(chǎn)生收斂變形，甚至失穩(wěn)（塌方），所以必須提供支護(hù)力 PE，才能防止 塌方失穩(wěn)。等同于彈簧產(chǎn)生了變形u后，在PE作用又處于平衡狀態(tài)。由力學(xué)平衡方程可知，彈簧在P0作用時(shí)處于平衡狀態(tài)；彈簧在發(fā) 生變形u后，在PE的作用下又處于平衡狀態(tài)，假設(shè)彈簧的彈性系數(shù)為 K， 則有：P0=PE+Ku討論：（1）當(dāng)u=0時(shí)，P0=PE即不允許圍巖變形，采用剛性支護(hù)，不 經(jīng)濟(jì)；（2 ）當(dāng)ul時(shí)，PE| ；當(dāng)u|時(shí)，PE1。即圍巖發(fā)生變形，可釋放一 定的荷載（卸荷作用），所以要允許圍巖產(chǎn)生一定的變形，以充分發(fā)揮圍巖的自承能力。是一種經(jīng)濟(jì)的支護(hù)措施，圍巖的自穩(wěn)能力P=P0-PE=Ku ；（3）當(dāng)u=umax時(shí)，發(fā)生塌方，產(chǎn)生松弛荷