地下工程施工隧道支护技术概要ppt课件

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1、隧道支护技术支护体系基本构成支护体系基本构成锚杆锚杆锚杆锚杆喷混凝土喷混凝土喷混凝土喷混凝土二次衬砌二次衬砌二次衬砌二次衬砌岩体岩体岩体岩体围岩松弛区围岩松弛区围岩松弛区围岩松弛区隧道支护技术 隧道支护技术隧道支护技术概概 述述 坑道支护体系是由岩体和支护结构两部分组成的坑道支护体系是由岩体和支护结构两部分组成的，通常情况下，岩体是主要的承载单元，而支护结构是辅通常情况下，岩体是主要的承载单元，而支护结构是辅助性的，但也是不可缺少的。在某些特殊情况下，支护助性的，但也是不可缺少的。在某些特殊情况下，支护结构也是主要的承载单元，结构也是主要的承载单元，支护结构的基本作用：支护结构的基本作用：保持

2、坑道断面的使用净空；保持坑道断面的使用净空；防止岩体质量的进一步恶化；防止岩体质量的进一步恶化；承受可能出现的各种荷载；承受可能出现的各种荷载；使坑道支护体系有足够的安全度。使坑道支护体系有足够的安全度。隧道支护技术第一节第一节 概述概述1 1、能与周围岩体大面积地牢固接触、能与周围岩体大面积地牢固接触 即即支护支护围岩体系围岩体系作为一个的整体工作。接触作为一个的整体工作。接触状态的好坏，不仅改变了荷载的分布图形，也改变状态的好坏，不仅改变了荷载的分布图形，也改变了两者之间相互作用的性质。了两者之间相互作用的性质。由于施工方法、支护类型的不同，两者的接触由于施工方法、支护类型的不同，两者的接

3、触状态也是不同的。接触状态可作如下分类：状态也是不同的。接触状态可作如下分类：一个理想的支护结构应满足的基本要求：一个理想的支护结构应满足的基本要求：隧道支护技术第一节第一节 概述概述 分为分为A、B、C、D四类。四类。接触状态的不同，对围岩应力分布、支护结构的接触状态的不同，对围岩应力分布、支护结构的受力状态等都有着重要的影响。受力状态等都有着重要的影响。围岩支护结构的接触状态模注砼、木支撑喷砼、泵送砼衬砌A任意的面接触点接触土质隧道有回填B确定的C松散的D牢固的钢支撑隧道支护技术第一节第一节 概述概述四类接触状态的力学状态大致如图所示。四类接触状态的力学状态大致如图所示。现代支护理论的研究

4、多数是以全面接触为出发点的。因现代支护理论的研究多数是以全面接触为出发点的。因此在施工作业时必须尽量实现这一点。此在施工作业时必须尽量实现这一点。隧道支护技术第一节第一节 概述概述2 2 重视初期支护，使之与永久支护相配合，协调一致地工作重视初期支护，使之与永久支护相配合，协调一致地工作 初期支护初期支护：是为了暂时地、迅速地控制坑道围岩的力学是为了暂时地、迅速地控制坑道围岩的力学过程，为永久支护创造有利条件。过程，为永久支护创造有利条件。永久支护：永久支护：作为隧道安全的基本承载支护结构。早期一作为隧道安全的基本承载支护结构。早期一般忽视初期支护的作用。般忽视初期支护的作用。随着支护技术的发

5、展，逐步把初期支护与永久支护合并随着支护技术的发展，逐步把初期支护与永久支护合并考虑，初期支护亦作为永久支护的一个重要部分。考虑，初期支护亦作为永久支护的一个重要部分。如：如：喷射混凝土喷射混凝土 锚杆支护锚杆支护、薄板混凝土支护薄板混凝土支护、钢纤维钢纤维喷混凝土等喷混凝土等。隧道支护技术第一节第一节 概述概述3 3、允许坑道、允许坑道支护体系产生有限制的变形，充分协调支护体系产生有限制的变形，充分协调发挥两者的共同作用。发挥两者的共同作用。要求：要求：支护结构刚度小，构造具有一定柔性或可缩支护结构刚度小，构造具有一定柔性或可缩件。允许支护结构产生一定的变形，充分发挥围岩件。允许支护结构产生

6、一定的变形，充分发挥围岩的承载作用，柔性结构能产生一定的变形，使支护的承载作用，柔性结构能产生一定的变形，使支护围岩中的应力重新调整，围岩中的应力重新调整，使两者协调工作使两者协调工作。目前的支护结构，其刚度相对地降低很多，即以目前的支护结构，其刚度相对地降低很多，即以采用柔性支护结构为主。与过去的刚性支护结构采用柔性支护结构为主。与过去的刚性支护结构现灌混凝土衬砌相比，厚度有了大幅度减小。现灌混凝土衬砌相比，厚度有了大幅度减小。隧道支护技术第一节第一节 概述概述 4 4、保证支护结构架设及时、保证支护结构架设及时 支护过晚会使围岩暴露时间长，产生支护过晚会使围岩暴露时间长，产生过度的位移而濒

7、临破坏（极限平衡），因过度的位移而濒临破坏（极限平衡），因此，支护构架应在围岩达到极限平衡之前此，支护构架应在围岩达到极限平衡之前发挥作用。发挥作用。坑道开挖后要及时地、尽快地加以支护，坑道开挖后要及时地、尽快地加以支护，其目的在于控制围岩的初始位移，这一点其目的在于控制围岩的初始位移，这一点在埋深小、围岩差的情况下，尤其重要。在埋深小、围岩差的情况下，尤其重要。隧道支护技术第一节第一节 概述概述 5 5、支护结构要根据围岩的动态（位移、应力、支护结构要根据围岩的动态（位移、应力），及），及时地进行调整和修改参数时地进行调整和修改参数适应不断变化的围岩状态。这一点在传统的木支撑适应不断变化的围

8、岩状态。这一点在传统的木支撑条件下，也是较难实的，而用现代支护技术，则可采取条件下，也是较难实的，而用现代支护技术，则可采取分次喷射，增设锚杆或调整其参数（间距、锚杆直径和分次喷射，增设锚杆或调整其参数（间距、锚杆直径和长度）等方法来实现。长度）等方法来实现。支护结构要完全满足上述技术要求是很困难的，这支护结构要完全满足上述技术要求是很困难的，这就要求我们对各种类型的支护结构有一正确的评价，以就要求我们对各种类型的支护结构有一正确的评价，以便根据变化的地质条件进行合理的选择。便根据变化的地质条件进行合理的选择。隧道支护技术第二节第二节 隧道支护结构分类及基本参数隧道支护结构分类及基本参数一、根

9、据其使用目的分类一、根据其使用目的分类 防护型支护防护型支护 支护中最轻型者，不能阻止和承受岩体压力，仅用以支护中最轻型者，不能阻止和承受岩体压力，仅用以封闭岩面，防止坑道围岩进一步恶化。通常是喷浆、喷混封闭岩面，防止坑道围岩进一步恶化。通常是喷浆、喷混凝土或单独锚杆来完成的。凝土或单独锚杆来完成的。构造型支护构造型支护 用于长时间坑道基本稳定的岩体。此时力学行为是弹用于长时间坑道基本稳定的岩体。此时力学行为是弹性的，支护参数只满足施工要求，如性的，支护参数只满足施工要求，如砼最小厚度、锚杆最砼最小厚度、锚杆最小直径及长度小直径及长度等。支护参数不由计算决定，由施工决定。等。支护参数不由计算决

10、定，由施工决定。承载型支护承载型支护 坑道支护的主要类型。视坑道围岩的力学动态，分为坑道支护的主要类型。视坑道围岩的力学动态，分为轻、中、重型。视压力大小，采用顶部支护和完全支护。轻、中、重型。视压力大小，采用顶部支护和完全支护。隧道支护技术第二节第二节 隧道支护结构分类及基本参数隧道支护结构分类及基本参数二、根据采用的材料分类二、根据采用的材料分类1、木支撑、木支撑2、钢支撑、钢支撑3、锚杆和金属网支护、锚杆和金属网支护4、模注混凝土和喷混凝土支护、模注混凝土和喷混凝土支护（1）混凝土支护、包括混凝土预制块支护）混凝土支护、包括混凝土预制块支护（2）喷混凝土支护）喷混凝土支护5、组合支护、组

11、合支护（1）钢支撑加背板）钢支撑加背板（2）喷混凝土与锚杆）喷混凝土与锚杆（3）喷混凝土、钢支撑和锚杆）喷混凝土、钢支撑和锚杆等等隧道支护技术第二节第二节 隧道支护结构分类及基本参数隧道支护结构分类及基本参数三、各类支护结构的技术特征及其存在的问题三、各类支护结构的技术特征及其存在的问题木支撑木支撑：采用立柱或支架形式，目前部分工程还在采用，采用立柱或支架形式，目前部分工程还在采用，逐渐在减少。逐渐在减少。钢支撑钢支撑：可迅速架设并有足够的阻力，能变换支撑刚度，与可迅速架设并有足够的阻力，能变换支撑刚度，与围岩接触条件比木支撑好。在部分工程中，是不拆除的，围岩接触条件比木支撑好。在部分工程中，

12、是不拆除的，作为永久衬砌的一部分。作为永久衬砌的一部分。锚杆支护锚杆支护：是支护技术的一大进展，从内部提高岩体的承载是支护技术的一大进展，从内部提高岩体的承载能力。预应力的锚杆更易形成主动的支护力，阻止岩体能力。预应力的锚杆更易形成主动的支护力，阻止岩体强度降低。一般说锚杆的支护阻力是不充分的，但可随强度降低。一般说锚杆的支护阻力是不充分的，但可随时给以加强。时给以加强。隧道支护技术第二节第二节 隧道支护结构分类及基本参数隧道支护结构分类及基本参数模筑混凝土支护模筑混凝土支护：能起到有效地支护暴露岩体这样的目的。能起到有效地支护暴露岩体这样的目的。但模筑混凝土的厚度几乎不会小于但模筑混凝土的厚

13、度几乎不会小于0.300.300.40m0.40m，由此，由此会使开挖成本增加。会使开挖成本增加。喷浆喷浆：是一种喷射是一种喷射3cm3cm厚的水泥砂浆的方法，在厚的水泥砂浆的方法，在5050年代初年代初代替了顶部防护木支撑，现在用来防止暴露岩面的风化，代替了顶部防护木支撑，现在用来防止暴露岩面的风化，它的进一步发展是喷混凝土。它的进一步发展是喷混凝土。喷混凝土喷混凝土：是一种较好的支护方法，在围岩紧密结合和迅是一种较好的支护方法，在围岩紧密结合和迅速施喷方面；在岩体条件和坑道形状的适应性上，喷混速施喷方面；在岩体条件和坑道形状的适应性上，喷混凝土支护方法也是突出的，它的支护能力很高，并可随凝

14、土支护方法也是突出的，它的支护能力很高，并可随时进行加强。时进行加强。隧道支护技术第二节第二节 隧道支护结构分类及基本参数隧道支护结构分类及基本参数四、隧道支护类型的选择四、隧道支护类型的选择隧道支护类型的选择主要根据下述条件决定：隧道支护类型的选择主要根据下述条件决定：（1 1）对预计的主要岩体类型的评价；）对预计的主要岩体类型的评价；（2 2）对岩体类别变化的适应性；）对岩体类别变化的适应性；（3 3）对很大的或特殊地压的适应性；）对很大的或特殊地压的适应性；（4 4）对地下水性质的适应性；）对地下水性质的适应性；（5 5）经济性；）经济性；（6 6）作业时间消耗。）作业时间消耗。隧道支护

15、技术第二节第二节 隧道支护结构分类及基本参数隧道支护结构分类及基本参数 支护支护 类型类型要求要求木木支支撑撑钢钢支支撑撑锚锚杆杆加加金金属属网网混凝土支护混凝土支护 混合支护混合支护防防护护砼砼喷喷浆浆喷喷砼砼钢钢支支撑撑喷砼喷砼钢支钢支撑短撑短锚杆锚杆喷砼喷砼钢支钢支撑钢撑钢背板背板紧密接触紧密接触1203-31 3 2全面接触全面接触1103-31 3 2迅速施设迅速施设0130-31 2 2支护阻力小支护阻力小1213-22 3 3预加应力的可能性预加应力的可能性1120-01 2 1以后加强的可能性以后加强的可能性2231-32 3 2顶替造成的危害顶替造成的危害1-33-21-对岩

16、体性质的适应性对岩体性质的适应性2211-32 3 3对坑道形状的适应性对坑道形状的适应性0131-31 3 2排水条件排水条件3132-33 3 10不可用不可用1可用可用2合适合适3很好很好隧道支护技术第二节第二节 隧道支护结构分类及基本参数隧道支护结构分类及基本参数 支护方法支护方法 地质数据地质数据 木木支支撑撑钢钢支支撑撑锚锚杆杆网网防防护护砼砼喷喷浆浆喷喷砼砼钢钢支支撑撑喷砼喷砼钢支钢支撑短撑短锚杆锚杆喷砼喷砼钢支钢支撑钢撑钢背板背板岩石强度高岩石强度高1 12 23 30 03 32 22 2 1 1 0 0岩石强度中等岩石强度中等1 12 21 12 20 02 22 2 3

17、3 2 2粘性土粘性土1 12 20 02 20 01 12 2 3 3 3 3松散土松散土0 02 20 00 00 00 01 1 1 1 3 3高岩压或较小岩石强度高岩压或较小岩石强度2 22-32-30 01-21-20 00 02-32-33-43-4 2 2裂隙间距小裂隙间距小1 12 20 02 21 13 31 1 3 3 2 2裂隙间距大裂隙间距大2 21 13 31 11 12 21 1 2 2 1 1很小分离度很小分离度2 21 13 32 23 33 32 2 3 3 0 0很高分离度很高分离度1 12 21 12 20 03 31 1 2 2 0 0张开裂隙张开裂隙1

18、 11 11 12 20 02 21 1 3 3 0 0粘土充填裂隙粘土充填裂隙1 12 21 12 20 03 31 1 3 3 3 3隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理答答：是把锚杆安设在坑道的围岩中，使层状：是把锚杆安设在坑道的围岩中，使层状的、软质的岩体得到不同形态的得加固，和围的、软质的岩体得到不同形态的得加固，和围岩共同形成完整的支护结构，提供一定的支护岩共同形成完整的支护结构，提供一定的支护抗力，共同抵抗围岩的位移和变形。抗力，共同抵抗围岩的位移和变形。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机

19、理钢筋或钢丝绳砂浆锚杆：钢筋或钢丝绳砂浆锚杆：以以水泥砂桨作为锚杆与围岩的粘结剂。倒楔式金属锚杆：倒楔式金属锚杆：曾经是使用最广泛的锚杆形式之一。加工简单，安装方便，具有一定的锚固力，因此在一定范围内至今还在使用。管缝式锚杆：管缝式锚杆：是一种全长摩擦锚固式锚杆。这种锚杆具有安装简单、锚固可靠、初锚力大、长时锚固力随围岩移动而增长等特点。树脂锚杆：树脂锚杆：用树脂作为锚杆的粘结剂，成本较高。自进式中空注浆锚杆：自进式中空注浆锚杆：具有边钻进边加长的特性，不需套管护壁、预注浆等特殊手法加固围岩锚杆种类锚杆种类隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理钢质涨

20、壳体锚杆钢质涨壳体锚杆中空注浆锚杆中空注浆锚杆中空自钻锚杆中空自钻锚杆全螺纹等强锚杆全螺纹等强锚杆隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理答：利用喷射设施将一定配比的混凝土喷射到隧道开挖毛洞的表面，形成具有一定厚度和支护强度的薄壁结构，达到封闭暴露的岩体和加固岩体的目的。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理根据工艺不同分干喷、潮喷、湿喷三种。主要区别是投料程序不同。根据工艺不同分干喷、潮喷、湿喷三种。主要区别是投料程序不同。干喷：干喷：是将骨料、水泥和速凝剂按一定比例干拌均匀，装入喷射机，用压缩空气使干集料

21、在软管内压送到喷枪，在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。优点优点机械结构较简单，清洗和故障易处理。缺点缺点是粉尘较大，回弹量大，水灰比控制较难。潮喷：潮喷：将骨料预加少量水，呈潮湿状，再加水泥拌和，降低上料和喷射时的粉尘。大量的水仍是在喷头处加入的，其工艺和干喷工艺相同。现场使用较多。湿喷：湿喷：是将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用湿式喷射机压送到喷头处，在喷头处添加速凝剂后喷出。优点优点混凝土质量容易控制，喷射中粉尘和回弹量少。缺点缺点对喷射机械要求高，清洗和故障处理麻烦。由于喷射工艺的不同，喷射混凝土强度不同，干喷和潮喷混凝土强由于喷射工艺的不同，喷射混凝土强度不同，干喷和潮

22、喷混凝土强度较低，一般只能达到度较低，一般只能达到C20C20而湿喷则可达到而湿喷则可达到C30C35C30C35。喷混凝土种类喷混凝土种类隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理 干喷机 潮喷机 湿喷机 现场喷混凝土 喷射完成的壁面隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理 3 3 喷锚支护与传统支护的区别喷锚支护与传统支护的区别（一）对围岩和围岩压力的认识（一）对围岩和围岩压力的认识传统支护设计是建立在围岩传统支护设计是建立在围岩“松散压力松散压力”基础上。基础上。锚喷支护设计是建立在围岩变形而形成的形变压力

23、上。锚喷支护设计是建立在围岩变形而形成的形变压力上。（二）围岩与支护间相互关系上（二）围岩与支护间相互关系上 传统支护把围岩与支护分开去考虑，形成传统支护把围岩与支护分开去考虑，形成“荷载荷载结构结构”体系。体系。锚喷支护把围岩与支护视作统一体，组成锚喷支护把围岩与支护视作统一体，组成“围岩围岩支护支护”体系。体系。（三）支护功能与作用原理上（三）支护功能与作用原理上传统支护是产生的荷载而存在，是防止围岩崩塌，作用是被动消极的。传统支护是产生的荷载而存在，是防止围岩崩塌，作用是被动消极的。锚喷支护是以围岩稳定为目的，立点是及时加固围岩。作用是主动积极。锚喷支护是以围岩稳定为目的，立点是及时加固

24、围岩。作用是主动积极。（四）设计计算方法上（四）设计计算方法上传统支护设计与一般结构物没有本质差异，不同处是荷载确定要分析复杂传统支护设计与一般结构物没有本质差异，不同处是荷载确定要分析复杂的围岩，考虑围岩的围岩，考虑围岩“抗力抗力”作用。作用。锚喷支护是把围岩与支护视作共同作用的统一体。荷载是岩体地应力，围锚喷支护是把围岩与支护视作共同作用的统一体。荷载是岩体地应力，围岩与支护共同受载。岩与支护共同受载。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理4 4、锚喷支护的特点、锚喷支护的特点（一）及时性（一）及时性由于工艺本身的原因，能做到支护及时迅速，可在挖

25、掘前超前支由于工艺本身的原因，能做到支护及时迅速，可在挖掘前超前支护，喷混凝土早强和全面密贴性能，保证支护及时和有效性。护，喷混凝土早强和全面密贴性能，保证支护及时和有效性。（二）粘贴性（二）粘贴性 喷混凝土同围岩能密贴粘结。产生三种作用：喷混凝土同围岩能密贴粘结。产生三种作用：1 1）“联锁联锁”：将被裂隙分割的岩块粘联在一起，使岩块咬合镶嵌：将被裂隙分割的岩块粘联在一起，使岩块咬合镶嵌 2 2）“复合复合”：围岩与支护结成一个复合体，保证二者径向和切：围岩与支护结成一个复合体，保证二者径向和切向上都共同工作。向上都共同工作。）“增强增强”：由于喷射混凝土充填围岩凹穴，提高了围岩的强：由于喷

26、射混凝土充填围岩凹穴，提高了围岩的强度，同时减少了围岩应力集中。度，同时减少了围岩应力集中。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理（三）柔性（三）柔性锚喷支护属于柔性薄型支护锚喷支护属于柔性薄型支护。喷混凝土：喷混凝土：是一种脆性材料，但其施工工艺上的特点，与是一种脆性材料，但其施工工艺上的特点，与岩体密贴粘结，使它有可能喷得很薄，所以呈现一定柔性，岩体密贴粘结，使它有可能喷得很薄，所以呈现一定柔性，这种柔性可通过分次喷层的方法进一步发挥这种柔性可通过分次喷层的方法进一步发挥。锚杆：锚杆：也属柔性支护，因其从岩体内部加固，可以允许岩也属柔性支护，因其

27、从岩体内部加固，可以允许岩体有较大的变形而不破坏，甚至对被加固的岩体作整体移体有较大的变形而不破坏，甚至对被加固的岩体作整体移动时，仍能保持相当大的支撑抗力。动时，仍能保持相当大的支撑抗力。（四）深入性（四）深入性 指锚杆能深入岩体内一定深度加固围岩的。按一定方式、指锚杆能深入岩体内一定深度加固围岩的。按一定方式、间距布置的锚杆群，可以提高围岩锚固区的强度和整体性，间距布置的锚杆群，可以提高围岩锚固区的强度和整体性，改善围岩应力状态。改善围岩应力状态。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理（五）灵活性（五）灵活性 是锚喷支护十分重要的工艺恃点，其主要

28、如下方面：是锚喷支护十分重要的工艺恃点，其主要如下方面：(1)类型和参数可根据各段不同的地质条件而随时调整。类型和参数可根据各段不同的地质条件而随时调整。(2)施作工艺的可分性。施作工艺的可分性。(3)广泛的适用性广泛的适用性（六）封闭性（六）封闭性喷混凝土能及时施作，全面密贴，能及时阻止洞内水对围喷混凝土能及时施作，全面密贴，能及时阻止洞内水对围岩的侵蚀，并阻止地下水的渗流。岩的侵蚀，并阻止地下水的渗流。5、锚喷支护各支护类型的功能、锚喷支护各支护类型的功能（一）喷射混凝土（一）喷射混凝土隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理 喷射混凝土的作用与效

29、果喷射混凝土的作用与效果 概念图概念图（1 1）支承围岩）支承围岩喷层与围岩密贴粘结，防止围岩强度恶化阻止不稳喷层与围岩密贴粘结，防止围岩强度恶化阻止不稳定块体的塌滑。定块体的塌滑。（2 2）“卸载卸载”作用作用能有控制使围岩在不出现有害变的前提下，进入一定能有控制使围岩在不出现有害变的前提下，进入一定的塑性：从而使围岩的塑性：从而使围岩“卸载卸载”。(3)(3)填平补强围岩填平补强围岩填充表面凹穴，使裂隙分割的岩块层面粘联，保持岩填充表面凹穴，使裂隙分割的岩块层面粘联，保持岩块间的咬合、镶嵌作用。块间的咬合、镶嵌作用。(4)(4)复盖围岩表面复盖围岩表面喷层直接粘贴岩面，形成防风化和止水的防

30、护层：并喷层直接粘贴岩面，形成防风化和止水的防护层：并阻止节理裂隙中充填物流失。阻止节理裂隙中充填物流失。(5)(5)阻止围岩松动阻止围岩松动紧跟掘进及时进行支护，早期强度较高，能及时向围紧跟掘进及时进行支护，早期强度较高，能及时向围岩提供抗力，阻止围岩松动岩提供抗力，阻止围岩松动（6 6）分配外力）分配外力通过喷层把外力传给锚杆、网架等，使支护结构受力通过喷层把外力传给锚杆、网架等，使支护结构受力均匀分担。均匀分担。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理 锚杆的作用效果锚杆的作用效果 概念图概念图（1 1）支承围岩）支承围岩限制约束围岩变形，并向围

31、岩施加压力，洞室内表面附限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，洞室内表面附近的围岩保持三轴应力状态，制止围岩强度的恶化。近的围岩保持三轴应力状态，制止围岩强度的恶化。（2 2）加固围岩）加固围岩系统锚杆的加固，使围岩中松动区的节理裂隙、破裂面系统锚杆的加固，使围岩中松动区的节理裂隙、破裂面等得以联结，有助于裂隙岩体和松动区形成整体成为等得以联结，有助于裂隙岩体和松动区形成整体成为“加固带加固带”。(3)(3)提高层间摩阻力形成提高层间摩阻力形成“组合粱组合粱”对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起增大层理间摩阻力，从结构力学观点来

32、看，连在一起增大层理间摩阻力，从结构力学观点来看，就是形成就是形成“组合粱组合粱”。（4 4）“悬吊悬吊”作用作用指防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其同稳定围岩指防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其同稳定围岩联结起来加固局部失稳的岩体。联结起来加固局部失稳的岩体。（二）锚杆（二）锚杆隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理 钢筋网的作用效果钢筋网的作用效果 概念图概念图（1 1）防止收缩裂缝，或减少裂缝数量和）防止收缩裂缝，或减少裂缝数量和限制裂缝宽度限制裂缝宽度（2 2）提高支护的抗震能力。）提高支护的抗震能力。（3 3）使喷层应力得到均匀分布，改

33、善其）使喷层应力得到均匀分布，改善其变形性能，增强锚喷支护的整体性变形性能，增强锚喷支护的整体性（4 4）增强喷层的柔性。）增强喷层的柔性。（5 5）提高喷层承载力，承受剪力和拉力。）提高喷层承载力，承受剪力和拉力。（三）钢筋网（三）钢筋网隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理 6 锚喷支护施工的基本原则锚喷支护施工的基本原则锚喷支护合理施工原则虽然目前还不能完全以定量锚喷支护合理施工原则虽然目前还不能完全以定量的关系反映出来，然而它对指导锚喷支护的施工却是十的关系反映出来，然而它对指导锚喷支护的施工却是十分重要的。分重要的。（一）采取各种措施，确保

34、围岩不出现有害松动（一）采取各种措施，确保围岩不出现有害松动 1 1）在洞室的布置和造型上应适应原岩应力状态和岩）在洞室的布置和造型上应适应原岩应力状态和岩体的地质、力学特征，尽量争取一个较好的受力条件。体的地质、力学特征，尽量争取一个较好的受力条件。2 2）施工过程中要尽量减少围岩强度的恶化。）施工过程中要尽量减少围岩强度的恶化。3 3）合理利用开挖面的）合理利用开挖面的“空间效应空间效应”，抑制围岩变形。，抑制围岩变形。4 4）尽量减少其他外界因素（主要是水和潮气）对围）尽量减少其他外界因素（主要是水和潮气）对围岩的影响。岩的影响。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷

35、支护的力学作用及锚固机理（二）调节控制围岩变形，在不进入有松动的条件下适度（二）调节控制围岩变形，在不进入有松动的条件下适度发展，以便最大限度地发挥围岩自承能力发展，以便最大限度地发挥围岩自承能力 1）初期支护采用分次施作的方法。）初期支护采用分次施作的方法。2）调节支护封底时间）调节支护封底时间（三）保证锚喷支护与围岩形成共同体（三）保证锚喷支护与围岩形成共同体 由于计算模型中把支护和围岩视作不可分割的共同由于计算模型中把支护和围岩视作不可分割的共同体，因此在施工中要求保证实现围岩、喷层和锚杆之间体，因此在施工中要求保证实现围岩、喷层和锚杆之间具有良好的粘结和接触，使三者共同受力。具有良好的

36、粘结和接触，使三者共同受力。（四）选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效（四）选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效 1）支护类型的确定应根据围岩地质特点、工程断面大小）支护类型的确定应根据围岩地质特点、工程断面大小和使用条件要求等综合考虑。和使用条件要求等综合考虑。隧道支护技术第三节第三节 锚喷支护的力学作用及锚固机理锚喷支护的力学作用及锚固机理2）支护参数的设计贯彻）支护参数的设计贯彻“等强度支护等强度支护”的设计思想和整体加的设计思想和整体加固与局部加强相结合的原则。固与局部加强相结合的原则。3）选择合理的锚杆类型与参数，在围岩中有效形成承载圈。）选择合理的锚杆类型与参数，在围岩中有

37、效形成承载圈。4）选择合理的喷层厚度，充分发挥围岩和喷层自身承载力。）选择合理的喷层厚度，充分发挥围岩和喷层自身承载力。5）合理配置钢筋网）合理配置钢筋网6）合理选择钢支撑）合理选择钢支撑（五）采取正确的施工方法（五）采取正确的施工方法（六）依据现场监测数据指导设计施工（六）依据现场监测数据指导设计施工隧道支护技术第四节第四节 格栅支护的力学作用及工程实践格栅支护的力学作用及工程实践一、概一、概 述述 钢拱架系采用钢拱架系采用L、U、I字型和钢轨等型钢，加工成字型和钢轨等型钢，加工成所需要的形状，用整榀安装或拼装方法，使用于地下工所需要的形状，用整榀安装或拼装方法，使用于地下工程的一种支护结构

38、。程的一种支护结构。格栅是由钢拱架支撑发展而来，它是由钢筋焊接而格栅是由钢拱架支撑发展而来，它是由钢筋焊接而成的构架，是隧道及地下工程中一种新型的支撑形式。成的构架，是隧道及地下工程中一种新型的支撑形式。它是随着新奥法（它是随着新奥法（NATM）的发展而出现的。象喷混凝）的发展而出现的。象喷混凝土支护工艺已成为新奥法的要素之一一祥，格栅喷混凝土支护工艺已成为新奥法的要素之一一祥，格栅喷混凝土支护也己被越来越广泛的采用，成为新奥法的一项革土支护也己被越来越广泛的采用，成为新奥法的一项革新。新。隧道支护技术第四节第四节 格栅支护的力学作用及工程实践格栅支护的力学作用及工程实践二、格栅（钢拱架）的使

39、用条件二、格栅（钢拱架）的使用条件格栅（钢拱架）使用条件为：格栅（钢拱架）使用条件为：（1）自稳时间很短的围岩，在锚杆或喷射混凝士支护发）自稳时间很短的围岩，在锚杆或喷射混凝士支护发挥作用前，可能发生围岩失稳或塌坍危险时。挥作用前，可能发生围岩失稳或塌坍危险时。（2）浅埋、偏压隧道，当早期围岩压力增长快，需要提）浅埋、偏压隧道，当早期围岩压力增长快，需要提高初期支护的早期强度和刚度时。高初期支护的早期强度和刚度时。（3）在难以施作锚杆、喷射混凝土的砂卵石、土夹石或）在难以施作锚杆、喷射混凝土的砂卵石、土夹石或断层泥等地层，大面积淋水地段，以及为了抑制围岩大断层泥等地层，大面积淋水地段，以及为了

40、抑制围岩大的变形态增加支护抗力时。的变形态增加支护抗力时。（4）当需要施作超前支护，设置格栅（钢拱架）作为超）当需要施作超前支护，设置格栅（钢拱架）作为超前锚杆（或超前小钢管等）的支承构件时。前锚杆（或超前小钢管等）的支承构件时。隧道支护技术第四节第四节 格栅支护的力学作用及工程实践格栅支护的力学作用及工程实践三、格栅（钢拱架）的类型格栅（钢拱架）的类型断面形状隧道支护技术第四节第四节 格栅支护的力学作用及工程实践格栅支护的力学作用及工程实践侧面形状隧道支护技术第四节第四节 格栅支护的力学作用及工程实践格栅支护的力学作用及工程实践可缩式钢构架隧道支护技术本章结束本章结束请各位同学请各位同学提出教学意见和建议提出教学意见和建议!