第三講-單層襯砌講稿

隧道單層襯砌技術(shù)仇文革教授第一部分單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)綜述一、隧道襯砌結(jié)構(gòu)的形式與發(fā)展概況二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

三、單層襯砌的發(fā)展趨勢(shì)

整體式襯砌復(fù)合式襯砌單層襯砌1、隧道襯砌結(jié)構(gòu)形式的歷史演變一、襯砌結(jié)構(gòu)的形式與發(fā)展概況

整體式襯砌是傳統(tǒng)的襯砌結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)截面一般較厚，經(jīng)濟(jì)性差。復(fù)合式襯砌是應(yīng)用最為廣泛的襯砌結(jié)構(gòu)形式。缺點(diǎn)：不密貼，被動(dòng)防水，施工步序多。2、各種襯砌形式的使用情況及存在問(wèn)題

一、襯砌結(jié)構(gòu)的形式與發(fā)展概況

單層襯砌是在歐洲使用比較多的，瑞典、挪威等國(guó)家。

解決“密貼”問(wèn)題，輪廓基本圓順，避免局部應(yīng)力集中，確保支護(hù)系統(tǒng)和圍巖的穩(wěn)定性。單層襯砌大部分是用噴射混凝土修筑的，不需要模板、拱架等，降低造價(jià)和縮短工期。2、各種襯砌形式的使用情況及存在問(wèn)題

一、襯砌結(jié)構(gòu)的形式與發(fā)展概況

在取消防水板的前提下，洞室開(kāi)挖后立即噴射一層具有防水性能的混凝土，并根據(jù)圍巖級(jí)別設(shè)置必要的支護(hù)構(gòu)件，如錨桿、鋼拱架等，然后根據(jù)耐久性及平整度的要求，再施作（噴射或模筑）一層或多層混凝土，構(gòu)成層間具有很強(qiáng)粘接力并可充分傳遞剪力的支護(hù)體系。1、單層襯砌定義二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

1、單層襯砌定義二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

德國(guó)形式2、單層襯砌結(jié)構(gòu)形式二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

構(gòu)造形式第1層第2層1鋼纖維噴混凝土鋼纖維噴混凝土2鋼纖維噴混凝土鋼纖維模注混凝土3鋼纖維噴混凝土鋼筋噴混凝土4鋼纖維噴混凝土鋼筋混凝土5鋼筋噴混凝土鋼纖維噴混凝土6鋼筋噴混凝土鋼纖維模注混凝土挪威形式2、單層襯砌結(jié)構(gòu)形式二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

編號(hào)永久支護(hù)類(lèi)型1不支護(hù)2點(diǎn)錨支護(hù)，sb3系統(tǒng)錨桿支護(hù)，B4系統(tǒng)錨桿支護(hù)（加噴普通混凝土，4~10cm），B（+S）5纖維增強(qiáng)噴射混凝土加錨桿支護(hù)5~9cm，Sfr+B6纖維增強(qiáng)噴射混凝土加錨桿支護(hù)9~12cm，Sfr+B7纖維增強(qiáng)噴射混凝土加錨桿支護(hù)12~15cm，Sfr+B8纖維增強(qiáng)噴射混凝土>15cm，噴射混凝土加錨桿支護(hù)，Sfr+RRS+B9模筑混凝土襯砌，CCA設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

單位類(lèi)別設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度（N/mm2）道路協(xié)會(huì)噴混凝土18鐵道建設(shè)·運(yùn)輸施設(shè)高品質(zhì)噴混凝土18道路公團(tuán)噴混凝土18高強(qiáng)度噴混凝土36高強(qiáng)度纖維噴混凝土36日本設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

EFNARC要求強(qiáng)度（N/mm2）強(qiáng)度劃分C24/30C28/35C32/40C36/45C40/50C44/55C48/60圓柱體試件24283236404448立方體試件30354045505580設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

挪威抗壓強(qiáng)度（N/mm2）C30C35C40C45C50C55立方體試件的最小抗壓強(qiáng)度（N/mm2）303540455055取樣試件的最小抗壓強(qiáng)度（N/mm2）19.222.425.628.832.035.2設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

中國(guó)等級(jí)C15C20C25C30軸心抗壓（N/mm2）7.510.012.515.0看出：我國(guó)和日本的規(guī)定水準(zhǔn)相對(duì)較低，歐洲規(guī)范，很少有用小于C25的噴混凝土，噴混凝土的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度有向高強(qiáng)度方向發(fā)展。噴混凝土的初期強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

日本單位類(lèi)別3小時(shí)抗壓強(qiáng)度（N/mm2）24小時(shí)抗壓強(qiáng)度（N/mm2）道路協(xié)會(huì)噴混凝土－5鐵道建設(shè)·運(yùn)輸設(shè)施高品質(zhì)噴混凝土1.58道路公團(tuán)噴混凝土－5高強(qiáng)度噴混凝土210高強(qiáng)度纖維噴混凝土210噴混凝土的初期強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

挪威齡期用作永久支護(hù)的纖維增強(qiáng)噴射砼用作永久支護(hù)的普通噴射砼1小時(shí)（N/mm2）>0.5—4小時(shí)（N/mm2）>1.0—6小時(shí)（N/mm2）1.50.512小時(shí)（N/mm2）3.01.01天（N/mm2）5.02.07天（N/mm2）10.0—噴混凝土的初期強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

EFNARC噴混凝土的初期強(qiáng)度

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

中國(guó)《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（TZ214-2005）中對(duì)初期強(qiáng)度有這樣的規(guī)定，3h強(qiáng)度達(dá)到1.5MPa，24h強(qiáng)度達(dá)到5.0MPa。纖維噴混凝土的彎曲韌性

3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS38：2004）對(duì)鋼纖維噴射混凝土的韌性指標(biāo)：作為圍巖支護(hù)和襯砌的鋼纖維噴射混凝土，其彎曲韌度比一般要求不小于0.70；采用平板加載試驗(yàn)（EFNARC）確定韌度指標(biāo)時(shí)，用作單層永久襯砌，相應(yīng)于撓度為25mm的變形能需達(dá)到700J。噴混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

粘結(jié)強(qiáng)度有兩種：抗拉粘結(jié)強(qiáng)度與抗剪粘結(jié)強(qiáng)度?？估辰Y(jié)強(qiáng)度是衡量噴射混凝土在受到垂直于結(jié)合界面上的拉應(yīng)力時(shí)保持粘結(jié)的能力；而抗剪粘結(jié)強(qiáng)度則是抵抗平行于結(jié)合面上作用力的能力。

噴混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度3、用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)指標(biāo)二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

EFNARC粘結(jié)的劃分與既有混凝土間的粘結(jié)與巖體之間的粘結(jié)作為受力支護(hù)結(jié)構(gòu)1.0MPa0.5MPa非結(jié)構(gòu)性的防護(hù)0.5MPa0.1MPa挪威規(guī)定:粘結(jié)強(qiáng)度在0.2~1.8MPa之間;《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》：噴射混凝土與圍巖的粘結(jié)強(qiáng)度I、II級(jí)圍巖不應(yīng)低于0.8MPa，III級(jí)圍巖不應(yīng)低于0.5MPa

4、工程實(shí)例二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

以色列海法市卡邁爾隧道4、工程實(shí)例二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

以色列海法市卡邁爾隧道4、工程實(shí)例二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

瑞士穿越阿爾卑斯山的旅游鐵路隧道

4、工程實(shí)例二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

瑞典斯德哥爾摩地鐵

5、設(shè)計(jì)方法二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

挪威法

5、設(shè)計(jì)方法二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

極限狀態(tài)法能量原理設(shè)計(jì)法

6、防水性能二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

加入外加劑；如硅粉、粉煤灰等盡量不采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土

7、襯砌平整度二、單層襯砌技術(shù)現(xiàn)狀

控制爆破，對(duì)噴射混凝土表面處理“外裝修”，離壁式襯砌等

三、單層襯砌發(fā)展趨勢(shì)

目前的情況：

設(shè)計(jì)方法----Q系統(tǒng)法支護(hù)形式----噴射混凝土、濕噴為主材料性能----高強(qiáng)高性能發(fā)展存在的不足：圍巖評(píng)價(jià)方法過(guò)于單一、經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)單層襯砌的作用機(jī)理研究不夠深入噴混凝土力學(xué)指標(biāo)分析還不夠全面國(guó)內(nèi)沒(méi)有單層襯砌的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工指南第二部分圍巖穩(wěn)定性分析方法及單層襯砌支護(hù)機(jī)理研究一、圍巖分級(jí)的評(píng)價(jià)方法二、毛洞穩(wěn)定性的影響因素三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法四、單層襯砌的作用機(jī)理分析五、本部分總結(jié)一、圍巖分級(jí)的評(píng)價(jià)方法對(duì)于地下工程而言，一個(gè)準(zhǔn)確而合理的圍巖分級(jí)，不僅是人們認(rèn)識(shí)洞室圍巖特征，正確進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)、施工的基礎(chǔ)，而且也是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行科學(xué)管理，發(fā)展新的施工工藝以及正確評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益的有力工具。因此，在進(jìn)行單層襯砌支護(hù)機(jī)理研究之前，先對(duì)目前國(guó)內(nèi)外圍巖分級(jí)方法作一分析。按巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD分級(jí)巖體的地質(zhì)力學(xué)分級(jí)法

（RMR）日本、中國(guó)鐵路隧道圍巖分級(jí)

巴頓巖體質(zhì)量分類(lèi)（Q分類(lèi))

圍巖分級(jí)的評(píng)價(jià)方法一、圍巖分級(jí)的評(píng)價(jià)方法二、毛洞穩(wěn)定性的影響因素毛洞穩(wěn)定性影響因素歸納起來(lái)可分兩類(lèi)：一類(lèi)是客觀存在的地質(zhì)因素；地質(zhì)因素是影響毛洞穩(wěn)定性的本質(zhì)的、決定性因素，主要包括巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力場(chǎng)和地下水等；一類(lèi)是人為的工程因素；工程因素是通過(guò)地質(zhì)因素的影響而起作用的，主要包括洞室的方位、形狀、規(guī)模、施工方法以及支護(hù)形式和時(shí)機(jī)等。服務(wù)于穩(wěn)定性評(píng)價(jià)兩個(gè)概念：

物體受到荷載作用后，隨著荷載的增大，由彈性狀態(tài)過(guò)渡到塑性狀態(tài)，這種過(guò)渡叫做屈服。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析兩個(gè)概念：

屈服接近度可廣義的表述為：描述一點(diǎn)的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)與相對(duì)最安全狀態(tài)的參量的比。相對(duì)于某一強(qiáng)度理論則可以定義為：空間應(yīng)力狀態(tài)下的一點(diǎn)沿最不利應(yīng)力路徑到屈服面的距離與相應(yīng)的最穩(wěn)定參考點(diǎn)在相同羅德角方向上沿最不利應(yīng)力路徑到屈服面的距離之比。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的屈服接近度分析剪切破壞：三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析Drucker-Prager準(zhǔn)則的屈服接近度分析三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析Drucker-Prager準(zhǔn)則的屈服接近度分析三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析Drucker-Prager準(zhǔn)則的屈服接近度分析三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析基于屈服接近度毛洞穩(wěn)定性分級(jí)分級(jí)依據(jù)：（1）利用復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分量進(jìn)行表述，可以較全面客觀地反應(yīng)圍巖的實(shí)際狀態(tài)；同時(shí)將力學(xué)概念與幾何特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，表述清楚，簡(jiǎn)單實(shí)用。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析基于屈服接近度毛洞穩(wěn)定性分級(jí)分級(jí)依據(jù)：（2）圍巖中未發(fā)生屈服的點(diǎn)并不表示其安全程度是一樣的，相同的應(yīng)力水平下，屈服點(diǎn)的安全程度也是有差別的，而屈服接近度則可以合理地表達(dá)這種差別，分析比較接近實(shí)際情況。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析基于屈服接近度毛洞穩(wěn)定性分級(jí)分級(jí)依據(jù)：（3）在預(yù)設(shè)計(jì)階段，可通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬手段，不僅可以得到塑性區(qū)分布范圍，還可通過(guò)屈服接近度分析確定塑性區(qū)之外區(qū)域的應(yīng)力集中程度的分區(qū)，表達(dá)了其應(yīng)力危險(xiǎn)性。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法屈服接近度毛洞穩(wěn)定性分級(jí)穩(wěn)定性特征支護(hù)措施充分穩(wěn)定洞室有足夠的自穩(wěn)能力和自支護(hù)能力；無(wú)坍塌。飾面支護(hù)或防護(hù)支護(hù)穩(wěn)定暴露時(shí)間長(zhǎng)，洞室可能會(huì)出現(xiàn)局部小坍塌，側(cè)壁穩(wěn)定。構(gòu)造支護(hù)臨界穩(wěn)定拱部無(wú)支護(hù)可產(chǎn)生小坍塌，側(cè)壁基本穩(wěn)定。輕型承載支護(hù)不穩(wěn)定拱部無(wú)支護(hù)時(shí)，可產(chǎn)生較大的坍塌，側(cè)壁有時(shí)失去穩(wěn)定。噴錨支護(hù)，并采用全封閉支護(hù)體系。圍巖易坍塌，處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌；淺埋時(shí)易出現(xiàn)地表下沉或塌至地表。輔以超前支護(hù)，加強(qiáng)型噴錨支護(hù)，并采用全封閉支護(hù)體系。圍巖極易坍塌，洞室無(wú)自支護(hù)能力，淺埋時(shí)易塌至地表。輔以超前支護(hù)及地層加固，加強(qiáng)型噴錨支護(hù)，并采用全封閉支護(hù)體系。1、基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論的立論：圍巖松動(dòng)圈是隧道開(kāi)挖后客觀存在和普遍存在的；支護(hù)對(duì)象為松動(dòng)破裂發(fā)展中的巖石碎脹變形或碎脹力；支護(hù)的作用一方面是維護(hù)破裂的巖石在原位不垮落，另一方面是限制圍巖松動(dòng)圈形成過(guò)程中的有害變形。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析圍巖松動(dòng)圈穩(wěn)定性判據(jù)：松動(dòng)圈是地應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度相互作用的結(jié)果，它是一個(gè)綜合指標(biāo)。

松動(dòng)圈越大，圍巖收斂變形量越大、支護(hù)越困難，反之則易。松動(dòng)圈的大小反映了支護(hù)的困難程度。

松動(dòng)圈與有無(wú)支護(hù)關(guān)系不大。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法圍巖類(lèi)別分類(lèi)名稱(chēng)松動(dòng)圈Lp(

cm）支護(hù)機(jī)理及方法備注小松動(dòng)圈Ⅰ穩(wěn)定圍巖0~40噴射混凝土支護(hù)圍巖整體性好，不易風(fēng)化的可不支護(hù)中松動(dòng)圈Ⅱ較穩(wěn)定圍巖40~100錨桿懸吊理論噴層局部支護(hù)Ⅲ一般圍巖100~150錨桿懸吊理論噴層局部支護(hù)剛性支護(hù)局部破壞大松動(dòng)圈Ⅳ一般不穩(wěn)定圍巖（軟巖）150~200錨桿組合拱理論，噴層、金屬網(wǎng)局部支護(hù)剛性支護(hù)大面積破壞Ⅴ不穩(wěn)定圍巖（較軟圍巖）200~300錨桿組合拱理論，噴層、金屬網(wǎng)局部支護(hù)圍巖變形有穩(wěn)定期Ⅵ極不穩(wěn)定圍巖（極軟圍巖）>300待定圍巖變形在一般支護(hù)條件下無(wú)穩(wěn)定期2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析圍巖松動(dòng)圈的測(cè)試技術(shù)：超聲波測(cè)井探測(cè)法

地質(zhì)雷達(dá)

探測(cè)法三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析圍巖松動(dòng)圈的影響因素（數(shù)值計(jì)算）：隧道跨度。3~7m范圍內(nèi)，影響可忽略不計(jì)，大于7m，產(chǎn)生明顯影響，跨度越大松動(dòng)圈越大。

側(cè)壓力系數(shù)。側(cè)壓力系數(shù)小，松動(dòng)圈大；側(cè)壓力系數(shù)大，松動(dòng)圈小。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析圍巖松動(dòng)圈的影響因素（數(shù)值計(jì)算）：地應(yīng)力。初始地應(yīng)力越大，松動(dòng)圈越大。

三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析圍巖松動(dòng)圈的影響因素（數(shù)值計(jì)算）：巖體強(qiáng)度。巖體強(qiáng)度越低，松動(dòng)圈越大。

三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法2、基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析圍巖松動(dòng)圈的影響因素（數(shù)值計(jì)算）：影響松動(dòng)圈大小的各因素中，按其重要程度從大到小排序依次為：隧道高跨比、圍巖強(qiáng)度比以及側(cè)壓力系數(shù)。

基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：Q值計(jì)算中，各個(gè)參數(shù)的取值是通過(guò)給定性描述賦權(quán)值的方法進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單，使用方便。未考慮宏觀地質(zhì)構(gòu)造（如斷層、褶皺等）、地形對(duì)洞室穩(wěn)定性的影響，進(jìn)行“修正”。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：

宏觀地質(zhì)構(gòu)造影響：斷層三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：

宏觀地質(zhì)構(gòu)造影響：褶皺三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：

地形影響：地形坡度三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：

地形影響：河谷三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：

地形影響：河谷三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于Q系統(tǒng)的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：

Q值的修正計(jì)算：三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于屈服接近度的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：

根據(jù)實(shí)測(cè)的圍巖物理力學(xué)指標(biāo)，計(jì)算給出屈服接近度等值線進(jìn)行評(píng)價(jià)。不僅給出了塑性區(qū)的范圍，還給出了塑性區(qū)之外區(qū)域的應(yīng)力集中程度的分區(qū)，表達(dá)了其穩(wěn)定程度；但在屈服接近度等于零等值線以?xún)?nèi)范圍，根據(jù)塑性區(qū)的大小判斷圍巖的穩(wěn)定程度，還需在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。

三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)基于圍巖松動(dòng)圈的洞室圍巖穩(wěn)定性分析：實(shí)際上是一種信息化方法。繞過(guò)了原巖應(yīng)力、圍巖強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)測(cè)定等困難問(wèn)題，著重抓住它們的影響結(jié)果，即松動(dòng)圈測(cè)試，完成圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；但在工程設(shè)計(jì)初期，無(wú)法對(duì)松動(dòng)圈的大小進(jìn)行預(yù)測(cè)完成預(yù)設(shè)計(jì)。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)綜合分析：提出分兩階段設(shè)計(jì)的思路：預(yù)設(shè)計(jì)與修正設(shè)計(jì)。施工前，根據(jù)屈服接近度對(duì)圍巖進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出預(yù)設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)；施工階段，通過(guò)松動(dòng)圈大小的測(cè)試，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)設(shè)計(jì)的符合程度，對(duì)預(yù)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。三、洞室圍巖穩(wěn)定性分析方法3、洞室穩(wěn)定性分析方法的綜合評(píng)價(jià)四、單層襯砌的作用機(jī)理分析1、單層襯砌的支護(hù)對(duì)象分析支護(hù)的主要對(duì)象：圍巖破裂過(guò)程中的巖石碎脹變形或碎脹力。支護(hù)的作用一方面是維護(hù)破裂的巖石在原位不垮落，另一方面是限制松動(dòng)圈形成過(guò)程中的有害變形。四、單層襯砌的作用機(jī)理分析1、單層襯砌的支護(hù)對(duì)象分析碎脹力：由于巖石碎脹變形對(duì)周?chē)橘|(zhì)（支護(hù)）產(chǎn)生的變形壓力稱(chēng)之為碎脹力

。四、單層襯砌的作用機(jī)理分析1、單層襯砌的支護(hù)對(duì)象分析圍巖與支護(hù)的共同作用原理：四、單層襯砌的作用機(jī)理分析2、單層襯砌的力學(xué)傳遞機(jī)理圍巖壓力的傳遞應(yīng)力的內(nèi)部傳遞四、單層襯砌的作用機(jī)理分析2、單層襯砌的力學(xué)傳遞機(jī)理滿(mǎn)足單層襯砌的力學(xué)傳遞特性，單層襯砌構(gòu)造必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是噴混凝土要有一定的早期強(qiáng)度；二是噴混凝土與圍巖之間、噴混凝土層與噴混凝土層有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，包括沿著接觸面切線方向產(chǎn)生“錯(cuò)位”的抗剪粘結(jié)力和沿著接觸面法線方向的“因拉拔引起的剝落”的抗拉粘結(jié)力。

四、單層襯砌的作用機(jī)理分析3、單層噴混凝土襯砌的作用機(jī)理分析噴混凝土襯砌的局部受力機(jī)理分析噴混凝土襯砌的整體受力機(jī)理分析單體錨桿的支護(hù)作用機(jī)理分析群錨組合支護(hù)的作用機(jī)理噴錨組合支護(hù)的作用機(jī)理基于接觸的單層襯砌力學(xué)模型：

單層襯砌結(jié)構(gòu)，圍巖與結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間都是不連續(xù)的，接觸面兩側(cè)介質(zhì)不再保持為一個(gè)變形連續(xù)的整體，直接采用針對(duì)連續(xù)介質(zhì)的有限單元法求解，將會(huì)產(chǎn)生較大誤差和嚴(yán)重失真。在常規(guī)的連續(xù)介質(zhì)模型基礎(chǔ)上，引入接觸單元模擬接觸問(wèn)題，從而進(jìn)行非線性有限元分析，來(lái)分析由兩層混凝土構(gòu)成的單層襯砌結(jié)構(gòu)的受力機(jī)理。

四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析接觸面的本構(gòu)模型：許多中外學(xué)者對(duì)接觸面本構(gòu)關(guān)系提出了多種接觸面本構(gòu)模型，摩爾—庫(kù)侖模型是最常用也是最重要的剪切破壞準(zhǔn)則。因此下面主要介紹平直接觸面和粗糙起伏接觸面的摩爾—庫(kù)侖剪切破壞準(zhǔn)則。四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析①平直結(jié)構(gòu)面的摩爾—庫(kù)侖剪切破壞模型四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析②粗糙起伏結(jié)構(gòu)面的摩爾—庫(kù)侖剪切破壞模型如接觸面是粗糙起伏的，在直剪作用下，剪切面與剪力作用不在同一個(gè)平面內(nèi)，剪切表現(xiàn)為剪脹和擴(kuò)容的現(xiàn)象。當(dāng)接觸面表面有起伏角鋸齒起伏時(shí)，如接觸面的粘結(jié)強(qiáng)度為零，峰值抗剪強(qiáng)度為：四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析接觸構(gòu)件橫截面上應(yīng)力分布特征研究：兩梁接觸在一起，在壓彎組合的作用下，如兩梁之間的抗剪強(qiáng)度很小，類(lèi)似于疊合梁受力；如兩梁之間的抗剪強(qiáng)度足夠大，在壓彎組合作用下兩梁始終粘結(jié)在一起，此時(shí)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于合成梁受力。四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析接觸面上抗剪強(qiáng)度為零時(shí)，兩梁之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，橫截面上的應(yīng)力分布見(jiàn)左圖；接觸面上抗剪強(qiáng)度足夠大時(shí)，兩梁之間由于粘結(jié)作產(chǎn)生共同變形，橫截面上的應(yīng)力分布見(jiàn)右圖，當(dāng)兩梁的彈性模量不同時(shí)，在接觸面處應(yīng)力發(fā)生突變。四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析單層襯砌與復(fù)合式襯砌的力學(xué)機(jī)理比較分析：工況結(jié)構(gòu)類(lèi)型初期支護(hù)厚度/cm二次襯砌厚度/cm備注一復(fù)合襯砌1535初期支護(hù)為C20噴混凝土；二次襯砌為C25模筑混凝土二單層襯砌1535三單層襯砌1025計(jì)算工況四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析接觸面屈服準(zhǔn)則：四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析計(jì)算結(jié)果分析：工況一復(fù)合襯砌，接觸狀態(tài)為相互之間滑動(dòng)；初支與二襯之間的接觸面上產(chǎn)生的摩擦力很小，可認(rèn)為襯砌結(jié)構(gòu)類(lèi)似于疊合梁壓彎構(gòu)件。工況二單層襯砌，接觸狀態(tài)為相互粘結(jié)。在接觸面上可充分傳遞剪應(yīng)力，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體變形，可認(rèn)為襯砌結(jié)構(gòu)類(lèi)似于組合梁壓彎構(gòu)件。工況三相對(duì)于工況二，初支和二襯厚度都減少了，兩者的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性及變化趨勢(shì)基本一致。四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析在同等荷載條件下，支護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度也相同時(shí)，單層襯砌比復(fù)合襯砌產(chǎn)生的內(nèi)力小20%~50%；如產(chǎn)生的內(nèi)力相等時(shí)，單層襯砌結(jié)構(gòu)比復(fù)合襯砌的厚度可減薄1/5~1/4，隧道開(kāi)挖量減少5%~8%。因此，采用單層襯砌能夠減少開(kāi)挖量和襯砌圬工量，節(jié)省工程造價(jià)。計(jì)算結(jié)果分析：四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析對(duì)于由多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配遵循這樣的原則：先按時(shí)間分配，然后按剛度分配，即支護(hù)早施作早受力，剛度越大，其所承受的內(nèi)力也越大。計(jì)算結(jié)果分析：四、單層襯砌的作用機(jī)理分析4、多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理分析（1）研究了褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造以及地形對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響，并提出在N.Barton巖質(zhì)評(píng)定系數(shù)Q值計(jì)算式中引入褶皺影響系數(shù)、斷層影響系數(shù)以及地形影響系數(shù)，反映其影響程度的大小。五、本部分總結(jié)（2）提出了以定量數(shù)值計(jì)算為先導(dǎo)，松動(dòng)圈實(shí)測(cè)進(jìn)行修正的單層襯砌設(shè)計(jì)思路，減少了人為因素的影響，提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。五、本部分總結(jié)（3）首次通過(guò)有限元分析得到了圍巖壓力與圍巖變形的全過(guò)程特征曲線。（4）為滿(mǎn)足單層襯砌的力學(xué)傳遞特性，單層襯砌構(gòu)造必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是噴混凝土要有一定的早期強(qiáng)度；二是噴混凝土與圍巖之間、混凝土各層之間有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。

五、本部分總結(jié)（5）結(jié)合松動(dòng)圈支護(hù)理論，給出由單層噴混凝土構(gòu)成的單層襯砌作用機(jī)理：①?lài)娀炷林ёo(hù)分：局部受力機(jī)理和整體受力機(jī)理。在局部受力狀態(tài)下，單層襯砌的支護(hù)作用主要是防止圍巖的風(fēng)化潮解和活石的掉落；在整體受力狀態(tài)下，單層襯砌同時(shí)起支承和加固作用。五、本部分總結(jié)②在非連續(xù)性巖體中，單體錨桿的作用主要表現(xiàn)為懸吊或銷(xiāo)釘作用；在連續(xù)性巖體中，錨桿錨固力主要是峰后圍巖碎脹變形與錨桿相互作用的結(jié)果。五、本部分總結(jié)（6）引入接觸力學(xué)對(duì)由多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理進(jìn)行了研究，并與復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了比較。①單層襯砌結(jié)構(gòu)中，在混凝土接觸面上可充分傳遞剪應(yīng)力，結(jié)構(gòu)類(lèi)似于組合梁壓彎構(gòu)件；復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)中，由于防水板的存在，接觸面上產(chǎn)生的摩擦力很小，結(jié)構(gòu)類(lèi)似于疊合梁壓彎構(gòu)件。

五、本部分總結(jié)②在同等荷載條件下，支護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度相同時(shí)，單層襯砌結(jié)構(gòu)比復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力小20%~50%；如產(chǎn)生的內(nèi)力相等時(shí)，單層襯砌結(jié)構(gòu)比復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)的厚度可減薄1/5~1/4，隧道開(kāi)挖量減少5%~8%。因此，采用單層襯砌能夠減少開(kāi)挖量和襯砌圬工量，節(jié)省工程造價(jià)。五、本部分總結(jié)③由多層混凝土構(gòu)成的單層襯砌結(jié)構(gòu)中，內(nèi)力分配遵循“先時(shí)間，后剛度”的原則，即支護(hù)早施作早受力，剛度越大，其所承受的內(nèi)力也越大。

五、本部分總結(jié)第三部分單層襯砌材料性能及結(jié)構(gòu)受力特征試驗(yàn)研究一、噴混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)二、噴混凝土的抗?jié)B性三、單層襯砌的錨桿性能要求四、單層襯砌結(jié)構(gòu)受力特征試驗(yàn)研究五、本部分結(jié)論一、噴混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度初期強(qiáng)度劈裂抗拉強(qiáng)度抗彎拉強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)或體會(huì)一、噴混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度試件成型：人工拌合搗固、噴大板；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試混凝土壓應(yīng)力：6~8MPa；建議C25滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，考慮長(zhǎng)期耐久行，可采用更高標(biāo)號(hào)。一、噴混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)初期強(qiáng)度試件成型：人工拌合搗固、噴試模、鉆芯等；試驗(yàn)或檢測(cè)方法：無(wú)損（射釘）或破損；短時(shí)間內(nèi)得到混凝土的初期強(qiáng)度。一、噴混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)外摻纖維等摻鋼纖維的研究很多，重點(diǎn)研究了聚丙烯纖維；《規(guī)范》，物理作用，不改變配合比，但抗壓強(qiáng)度有所降低，約8%~10%；劈裂、抗折都有明顯提高15%~20%；抗?jié)B可提高一級(jí)。一、噴混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)一、噴混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)二、噴混凝土的抗?jié)B性抗?jié)B試驗(yàn)用滲透系數(shù)、滲水高度表示可能更直觀一些，使用起來(lái)更方便；滲透系數(shù)與時(shí)間、水壓力、混凝土厚度的關(guān)系；粉煤灰、硅粉對(duì)抗?jié)B的作用。三、單層襯砌的錨桿性能要求影響錨桿耐久性的因素的主要因素：1、腐蝕破壞2、脫粘3、錨頭松動(dòng)、脫落或損壞三、單層襯砌的錨桿性能要求提高錨桿耐久性的主要措施：1、設(shè)計(jì)方面2、施工方面四、單層襯砌結(jié)構(gòu)受力特征試驗(yàn)研究圍巖壓力

X2DK1+053斷面（單層）

X2DK1+065斷面（復(fù)合）絕對(duì)壓力值都很小。四、單層襯砌結(jié)構(gòu)受力特征試驗(yàn)研究

X2DK1+053斷面（單層）

X2DK1+065斷面（復(fù)合）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到的最大壓應(yīng)力值僅為設(shè)計(jì)值的10%。這意味著在二次襯砌結(jié)構(gòu)中由于圍巖壓力引起的應(yīng)力很小，襯砌內(nèi)的應(yīng)力變化可認(rèn)為是由于溫度應(yīng)力所引起的?；炷翍?yīng)力四、單層襯砌結(jié)構(gòu)受力特征試驗(yàn)研究錨桿軸力X2DK0+128斷面右拱腰錨桿軸力實(shí)測(cè)值對(duì)于左拱腰及拱頂部位，軸力值無(wú)論正或負(fù)，其絕對(duì)數(shù)值都很小，這主要是錨桿孔內(nèi)壓注的水泥砂漿在凝結(jié)硬化過(guò)程中產(chǎn)生的收縮引起的；而對(duì)于右拱腰部位，最大軸力值為7.21MPa，且處于受壓狀態(tài)，這是由于圍巖變形所引起的。

五、本部分結(jié)論（1）在用作單層襯砌的噴射混凝土中摻入改性材料是必要的，也是必需的；最終根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)的工程實(shí)踐，初步提出了用作單層襯砌的噴射混凝土力學(xué)性能控制指標(biāo)，服務(wù)于單層襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到的最大壓力值僅為設(shè)計(jì)值的10%，單層襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)完全可以滿(mǎn)足使用和安全要求。（3）在I~III級(jí)圍巖中，系統(tǒng)錨桿基本上不承擔(dān)圍巖變形所產(chǎn)生的軸力，錨桿軸力主要是由于溫度應(yīng)力或砂漿凝結(jié)硬化收縮變形引起的。五、本部分結(jié)論（4）噴混凝土與模筑襯砌之間的接觸壓力很小，模筑襯砌基本不承擔(dān)圍巖壓力。因此，從結(jié)構(gòu)力學(xué)方面看，施作40cm厚的二次襯砌太過(guò)保守，有必要進(jìn)一步優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)。五、本部分結(jié)論第五部分單層襯砌設(shè)計(jì)方法研究一、單層襯砌圍巖穩(wěn)定性分級(jí)二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法三、本部分結(jié)論在單層襯砌設(shè)計(jì)過(guò)程中，穩(wěn)定分級(jí)包括基于屈服接近度的穩(wěn)定性分級(jí)和基于松動(dòng)圈的穩(wěn)定性分級(jí)，其中基于屈服接近度穩(wěn)定性分級(jí)應(yīng)用于預(yù)設(shè)計(jì)階段，基于松動(dòng)圈的穩(wěn)定性分級(jí)應(yīng)用于施工階段，可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證或者進(jìn)行修正。一、單層襯砌圍巖穩(wěn)定性分級(jí)基于屈服接近度的穩(wěn)定性分級(jí)一、單層襯砌圍巖穩(wěn)定性分級(jí)穩(wěn)定性分級(jí)圍巖穩(wěn)定狀態(tài)屈服接近度YAII極穩(wěn)定>0.3Ⅱ很穩(wěn)定（0.2,0.3]Ⅲ穩(wěn)定（0.1,0.2]Ⅳ較穩(wěn)定（0,0.1]Ⅴ一般0△R<2.0mVI較不穩(wěn)定2.0m≤△R≤2.5mⅦ不穩(wěn)定2.5m≤△R≤3.5mⅧ很不穩(wěn)定3.5m≤△R≤5.5mⅨ極不穩(wěn)定△R≥5.5m特殊巖體按照目前的勘察水平，完全確定這些參數(shù)還存在困難。鐵路隧道圍巖分級(jí)依據(jù)圍巖堅(jiān)硬程度和圍巖完整程度兩個(gè)因素確定圍巖等級(jí)，再根據(jù)初始應(yīng)力和地下水狀態(tài)進(jìn)行修正，根據(jù)定性定量相結(jié)合的方法來(lái)確定。因此在條件有限的情況下，可以借鑒采用鐵路隧道圍巖分級(jí)確定的經(jīng)驗(yàn)力學(xué)指標(biāo)。一、單層襯砌圍巖穩(wěn)定性分級(jí)基于松動(dòng)圈的穩(wěn)定性分級(jí)一、單層襯砌圍巖穩(wěn)定性分級(jí)穩(wěn)定性分級(jí)圍巖穩(wěn)定狀態(tài)松動(dòng)圈Lp/cmI極穩(wěn)定0Ⅱ很穩(wěn)定（0,15]Ⅲ穩(wěn)定（15~50]Ⅳ較穩(wěn)定（50~100]Ⅴ一般（100~150]VI較不穩(wěn)定（150~200]Ⅶ不穩(wěn)定（200~300]Ⅷ很不穩(wěn)定（300~500]Ⅸ極不穩(wěn)定>500特殊巖體（1）單層襯砌是由單層或多層混凝土構(gòu)成的支護(hù)體系，各層支護(hù)是一體的，各層間能充分傳遞剪力。單層襯砌各支護(hù)層間不設(shè)置防水板，結(jié)構(gòu)通過(guò)各混凝土層間的徑向和縱向上的抗滑移性，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于疊合梁，因而結(jié)構(gòu)受力更合理。設(shè)計(jì)理念二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法（2）單層襯砌采用防、排、堵、截相結(jié)合，因地制宜，綜合治理的防排水原則。（3）單層襯砌作為隧道的永久支護(hù)結(jié)構(gòu)，其材料性能、耐久性指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足耐久性設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)理念二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法推薦在以下情況使用單層襯砌：（1）地下水不甚發(fā)育，或注漿堵水后地下水較小的山嶺鐵路隧道；（2）山嶺鐵路隧道輔助坑道；適用條件二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法（1）實(shí)地調(diào)查充分掌握隧道所在地區(qū)的水文地質(zhì)、宏觀地質(zhì)構(gòu)造等，實(shí)測(cè)圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)；（2）確定圍巖的屈服接近度，以此為據(jù)進(jìn)行分級(jí)，提出預(yù)設(shè)計(jì)階段的支護(hù)參數(shù)、施工材料及其控制指標(biāo)；（3）進(jìn)行隧道施工，實(shí)測(cè)圍巖松動(dòng)圈大小進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，與預(yù)設(shè)計(jì)相符繼續(xù)施工，如不符，修正預(yù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)流程二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法單層襯砌支護(hù)形式二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法穩(wěn)定性分級(jí)圍巖穩(wěn)定狀態(tài)支護(hù)機(jī)理支護(hù)型式I極穩(wěn)定圍巖自承無(wú)需支護(hù)Ⅱ很穩(wěn)定構(gòu)造支護(hù)噴射混凝土Ⅲ穩(wěn)定懸吊作用局部錨桿+噴射混凝土Ⅳ較穩(wěn)定懸吊作用+殼體支護(hù)系統(tǒng)錨桿+噴射混凝土Ⅴ一般懸吊作用+殼體支護(hù)系統(tǒng)錨桿+合成纖維混凝土VI較不穩(wěn)定錨桿組合拱支護(hù)+加強(qiáng)型殼體支護(hù)系統(tǒng)錨桿+合成纖維噴混凝土+鋼架Ⅶ不穩(wěn)定預(yù)支護(hù)+錨桿組合拱支護(hù)+加強(qiáng)型殼體支護(hù)超前支護(hù)+系統(tǒng)錨桿+合成纖維噴混凝土+鋼架Ⅷ很不穩(wěn)定預(yù)支護(hù)+錨桿組合拱支護(hù)+加強(qiáng)型殼體支護(hù)超前支護(hù)+系統(tǒng)錨桿+鋼纖維噴混凝土+鋼架Ⅸ極不穩(wěn)定預(yù)支護(hù)+錨桿組合拱支護(hù)+組合殼體支護(hù)超前支護(hù)+系統(tǒng)錨桿+鋼纖維噴混凝土+鋼架+模筑混凝土特殊設(shè)計(jì)各級(jí)圍巖單層襯砌支護(hù)機(jī)理及支護(hù)型式二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法單層襯砌支護(hù)形式穩(wěn)定性分級(jí)支護(hù)型式錨桿噴射混凝土鋼架超前模筑預(yù)留補(bǔ)強(qiáng)空間厚度組成I無(wú)需支護(hù)5素噴10Ⅱ噴射混凝土5~8素噴10Ⅲ局部錨桿+噴射混凝土1~1.58~15素噴10Ⅳ系統(tǒng)錨桿+噴射混凝土1.5~21.5×1.215~2010Ⅴ系統(tǒng)錨桿+合成纖維混凝土2~2.51.2×1.220~2510VI系統(tǒng)錨桿+合成纖維噴混凝土+鋼架2.5~31.2×1.225~3015cmΦ22格柵1.2m10Ⅶ超前支護(hù)+系統(tǒng)錨桿+合成纖維噴混凝土+鋼架3~3.51.0×1.230~3515cmΦ22格柵1.0mΦ25超前錨桿10Ⅷ超前支護(hù)+系統(tǒng)錨桿+鋼纖維噴混凝土+鋼架4~51.0×1.035~4020cmΦ25格柵0.8mΦ42超前導(dǎo)管10Ⅸ超前支護(hù)+系統(tǒng)錨桿+鋼纖維噴混凝土+鋼架+模筑混凝土4~51.0×1.035~4020cmΦ25格柵0.6mΦ50雙層超前導(dǎo)管3010特殊設(shè)計(jì)內(nèi)襯三方面的作用：（1）在單層襯砌本身滿(mǎn)足二級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)內(nèi)襯的隔水作用達(dá)到Ⅰ級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)；（2）內(nèi)襯可采用模筑、管片等形式，可以滿(mǎn)足平整度的要求；（3）作為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的安全儲(chǔ)備。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法單層襯砌支護(hù)形式（1）應(yīng)根據(jù)環(huán)境類(lèi)別及其作用等級(jí)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。（2）單層襯砌為永久性支護(hù)，設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)不小于100年。（3）噴射混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)為C30，抗?jié)B等級(jí)不低于P8。（4）無(wú)腐蝕性采用水泥錨桿；有耐腐蝕要求，采用耐腐蝕錨桿。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法單層襯砌耐久性要求《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》及《鐵路隧道防排水技術(shù)規(guī)范》中對(duì)防排水標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定相當(dāng)于二級(jí)的防水標(biāo)準(zhǔn)，比高標(biāo)準(zhǔn)鐵路如客運(yùn)專(zhuān)線的防水等級(jí)要求要低一級(jí)。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法防排水標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)有效的堵排水措施可以滿(mǎn)足二級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)，但是依靠單層襯砌本身滿(mǎn)足一級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)目前來(lái)看是比較困難的。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法防排水標(biāo)準(zhǔn)鐵路隧道防排水應(yīng)遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。對(duì)比各個(gè)國(guó)家的隧道防排水模式，德國(guó)隧道以排水為主，防水為輔。挪威法就是主要依靠噴射混凝土本身自防水。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法防排水設(shè)計(jì)原則實(shí)現(xiàn)單層襯砌自防水：（1）提高噴射混凝土密實(shí)性，加入外加劑。（2）施作聚合物改性噴混凝土用作防水層。（3）噴射混凝土不同層之間噴射防水涂料層。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法防排水設(shè)計(jì)原則單層襯砌滿(mǎn)足二級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)思路為：（1）地下水發(fā)育地段采用堵、截水措施，如超前預(yù)注漿、開(kāi)挖后徑向注漿等；（2）內(nèi)層襯砌采用連接地下水力通道，對(duì)股狀水進(jìn)行引排，對(duì)局部滲漏水進(jìn)行注漿堵水；二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法防排水設(shè)計(jì)原則消除承壓地下水是一項(xiàng)非常有效措施，國(guó)內(nèi)外常用的措施是在隧道仰拱（或底板）底下設(shè)置縱向貫通的排水通道。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法防排水設(shè)計(jì)原則帷幕注漿二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法堵、截水措施設(shè)計(jì)徑向注漿二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法堵水及引排設(shè)計(jì)裂隙滲水面和狀淋（滲）水注漿堵水股水引排盲溝圖二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法堵水及引排設(shè)計(jì)涌水部位排水處理示意涌水部位通常盲溝設(shè)置方法圖2-5-15涌水裂隙的盲管設(shè)置有水部位安設(shè)排水板二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法噴射混凝土規(guī)范規(guī)定：噴射混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15；對(duì)于重要隧道和輔助坑道工程，噴射混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；噴射混凝土ld齡期的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于5MPa。鋼纖維噴射混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20，其抗拉強(qiáng)度不應(yīng)低于2MPa，抗彎強(qiáng)度不應(yīng)低于6MPa。二、單層襯砌的設(shè)計(jì)方法噴射混凝土噴射混凝土種類(lèi)配比極限抗壓強(qiáng)度（MPa）極限抗壓強(qiáng)度（MPa）3h1d28d單層襯砌噴射混凝土4421036根據(jù)耐久性規(guī)定，100年設(shè)