錨噴支護(hù)原理課件

1、錨噴支護(hù)原理第七章 錨噴支護(hù)原理1、掌握錨噴支護(hù)與傳統(tǒng)支護(hù)理論的差別掌握錨噴支護(hù)與傳統(tǒng)支護(hù)理論的差別2、掌握錨噴支護(hù)的特點(diǎn)、掌握錨噴支護(hù)的特點(diǎn)3、熟悉錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則及預(yù)應(yīng)力錨、熟悉錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則及預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)噴支護(hù)錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)噴錨支護(hù)噴錨支護(hù)：噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝：噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土、鋼拱架噴射混凝土結(jié)構(gòu)組合起來的支護(hù)形式。土、鋼拱架噴射混凝土結(jié)構(gòu)組合起來的支護(hù)形式?？梢愿鶕?jù)不同圍巖的穩(wěn)定狀況，采用噴錨支護(hù)中可以根據(jù)不同圍巖的穩(wěn)定狀況，采用噴錨支護(hù)中的一種或幾種結(jié)構(gòu)的組合。加固隧道圍巖，提高的一種或幾種結(jié)構(gòu)的組合。加固隧道圍巖，提高圍巖的自撐能力圍巖的

2、自撐能力 噴射混凝土噴射混凝土：利用高壓氣，將摻有速凝劑的混：利用高壓氣，將摻有速凝劑的混凝土混合料通過混凝土噴射機(jī)與高壓水混合，噴凝土混合料通過混凝土噴射機(jī)與高壓水混合，噴射到巖面上，迅速凝結(jié)而成。射到巖面上，迅速凝結(jié)而成。錨噴支護(hù)原理現(xiàn)代支護(hù)理論（新奧法原則）1、現(xiàn)代支護(hù)理論、現(xiàn)代支護(hù)理論（1）處于一個(gè)發(fā)展階段，還沒有形成自身比較完）處于一個(gè)發(fā)展階段，還沒有形成自身比較完整的理論體系只能算是一些理念和原則整的理論體系只能算是一些理念和原則（2）這些理念和原則來源于大量工程實(shí)踐和深入）這些理念和原則來源于大量工程實(shí)踐和深入廣泛的力學(xué)模型的研究，并經(jīng)受了實(shí)際的反復(fù)經(jīng)廣泛的力學(xué)模型的研究，并經(jīng)受

3、了實(shí)際的反復(fù)經(jīng)驗(yàn)證明是正確的，是可行的，是地下工程修建者驗(yàn)證明是正確的，是可行的，是地下工程修建者應(yīng)遵守的基本準(zhǔn)則。應(yīng)遵守的基本準(zhǔn)則。錨噴支護(hù)原理現(xiàn)代支護(hù)理論（新奧法原則）2、現(xiàn)代支護(hù)理論的內(nèi)容、現(xiàn)代支護(hù)理論的內(nèi)容（1）地下工程修建方法、確定洞室分步開挖方案）地下工程修建方法、確定洞室分步開挖方案和暴露面積大小，選擇支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)方案和支和暴露面積大小，選擇支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)方案和支護(hù)參數(shù)的時(shí)候要確保維護(hù)圍巖穩(wěn)定這一基本目標(biāo)。護(hù)參數(shù)的時(shí)候要確保維護(hù)圍巖穩(wěn)定這一基本目標(biāo)。A、做好工程地質(zhì)勘察工作。、做好工程地質(zhì)勘察工作。 貫穿錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的全過程貫穿錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的全過程B、控制開挖引起的

4、應(yīng)力重分布程度、控制開挖引起的應(yīng)力重分布程度錨噴支護(hù)原理現(xiàn)代支護(hù)理論（新奧法原則）C、對于軟弱巖層要及時(shí)采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)形式，防、對于軟弱巖層要及時(shí)采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)形式，防止巖層垮落。不同巖層自穩(wěn)時(shí)間差別很大。止巖層垮落。不同巖層自穩(wěn)時(shí)間差別很大。D、選擇對巖層局部擾動(dòng)較小的施工方法進(jìn)行開挖，、選擇對巖層局部擾動(dòng)較小的施工方法進(jìn)行開挖，才會有利于巖層的穩(wěn)定。才會有利于巖層的穩(wěn)定。（2）把支護(hù)與圍巖視作統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)，認(rèn)真研）把支護(hù)與圍巖視作統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)，認(rèn)真研究支護(hù)與圍巖共同作用的機(jī)理和力學(xué)模型。究支護(hù)與圍巖共同作用的機(jī)理和力學(xué)模型。傳統(tǒng)支護(hù)理論與現(xiàn)代支護(hù)理論在設(shè)計(jì)理念上的差傳統(tǒng)支護(hù)理論與現(xiàn)代支

5、護(hù)理論在設(shè)計(jì)理念上的差別：別：錨噴支護(hù)原理現(xiàn)代支護(hù)理論（新奧法原則）A、圍巖和圍巖壓力的認(rèn)識、圍巖和圍巖壓力的認(rèn)識 傳統(tǒng)支護(hù)理論針對松散體；現(xiàn)代支護(hù)理論認(rèn)為巖層具傳統(tǒng)支護(hù)理論針對松散體；現(xiàn)代支護(hù)理論認(rèn)為巖層具有一定的自穩(wěn)能力，其力學(xué)機(jī)制已為圍巖特征線與支護(hù)特有一定的自穩(wěn)能力，其力學(xué)機(jī)制已為圍巖特征線與支護(hù)特征線理論得到了很好的描述。征線理論得到了很好的描述。B、圍巖與支護(hù)的相互關(guān)系、圍巖與支護(hù)的相互關(guān)系圍巖與支護(hù)分開，荷載結(jié)構(gòu)模型。圍巖與支護(hù)的不可分割圍巖與支護(hù)分開，荷載結(jié)構(gòu)模型。圍巖與支護(hù)的不可分割的統(tǒng)一體。的統(tǒng)一體。C、建立計(jì)算簡圖上、建立計(jì)算簡圖上 錨噴支護(hù)是現(xiàn)代支護(hù)理論的物質(zhì)基礎(chǔ)錨噴支

6、護(hù)是現(xiàn)代支護(hù)理論的物質(zhì)基礎(chǔ)錨噴支護(hù)原理現(xiàn)代支護(hù)理論（新奧法原則）（3）在圍巖與支護(hù)的統(tǒng)一體中，圍巖所占的比重）在圍巖與支護(hù)的統(tǒng)一體中，圍巖所占的比重最大，起的作用也最大，承載地應(yīng)力的主體，對最大，起的作用也最大，承載地應(yīng)力的主體，對隧道穩(wěn)定起決定性作用。隧道穩(wěn)定起決定性作用。A、巖體的整體穩(wěn)定、巖體的整體穩(wěn)定B、通過選擇支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力大小，、通過選擇支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力大小，恰到好處地控制圍巖產(chǎn)生有限的應(yīng)力松弛或進(jìn)入恰到好處地控制圍巖產(chǎn)生有限的應(yīng)力松弛或進(jìn)入塑性狀態(tài)，又不致大規(guī)模喪失穩(wěn)定，去有效地調(diào)塑性狀態(tài)，又不致大規(guī)模喪失穩(wěn)定，去有效地調(diào)動(dòng)圍巖的自承自穩(wěn)能力。動(dòng)圍巖的自承自

7、穩(wěn)能力。C、過強(qiáng)支護(hù)對圍巖穩(wěn)定無必要。、過強(qiáng)支護(hù)對圍巖穩(wěn)定無必要。錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)特點(diǎn)1、及時(shí)性：、及時(shí)性：錨噴支護(hù)工藝，超前支護(hù)。能迅速給圍巖提錨噴支護(hù)工藝，超前支護(hù)。能迅速給圍巖提供支護(hù)能力，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)；限制支護(hù)前變形的發(fā)展，供支護(hù)能力，改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)；限制支護(hù)前變形的發(fā)展，防止圍巖進(jìn)入松弛狀態(tài)。防止圍巖進(jìn)入松弛狀態(tài)。2、緊貼性、緊貼性 聯(lián)鎖作用，復(fù)合作用，增強(qiáng)作用聯(lián)鎖作用，復(fù)合作用，增強(qiáng)作用3、柔韌性、柔韌性錨噴支護(hù)屬于柔性薄型支護(hù)錨噴支護(hù)屬于柔性薄型支護(hù)錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)特點(diǎn)4、深入圍巖內(nèi)部加固：錨桿、深入圍巖內(nèi)部加固：錨桿5、支護(hù)組合和設(shè)置時(shí)間的靈活性、支護(hù)組合和設(shè)置時(shí)

8、間的靈活性（1）錨噴支護(hù)的類型和參數(shù)可根據(jù)各段不同的地質(zhì)條件隨）錨噴支護(hù)的類型和參數(shù)可根據(jù)各段不同的地質(zhì)條件隨時(shí)調(diào)整。時(shí)調(diào)整。（2）支護(hù)組合和設(shè)置時(shí)間的可分性）支護(hù)組合和設(shè)置時(shí)間的可分性（3）廣泛的適用性）廣泛的適用性6、密封性：、密封性：及時(shí)封閉圍巖的暴露面，阻止圍巖的潮解和及時(shí)封閉圍巖的暴露面，阻止圍巖的潮解和風(fēng)化。風(fēng)化。錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則和方法一、工程類比法一、工程類比法（1）根據(jù)圍巖分級及工程斷面尺寸或隧道毛跨，直接確定）根據(jù)圍巖分級及工程斷面尺寸或隧道毛跨，直接確定錨噴支護(hù)參數(shù)與施工方法。錨噴支護(hù)參數(shù)與施工方法。（2）目前應(yīng)用最廣泛，在工程設(shè)計(jì)中占主導(dǎo)地位。）目前應(yīng)用最廣泛

9、，在工程設(shè)計(jì)中占主導(dǎo)地位。（3）對于一些簡單的小跨度工程，可以單獨(dú)使用工程類比）對于一些簡單的小跨度工程，可以單獨(dú)使用工程類比法，但是大多數(shù)情況下，特別是那些地質(zhì)復(fù)雜、經(jīng)驗(yàn)不多法，但是大多數(shù)情況下，特別是那些地質(zhì)復(fù)雜、經(jīng)驗(yàn)不多的地下工程，單憑工程類比法不足以保證設(shè)計(jì)的可靠性和的地下工程，單憑工程類比法不足以保證設(shè)計(jì)的可靠性和合理性，此時(shí)應(yīng)結(jié)合其他設(shè)計(jì)方法。合理性，此時(shí)應(yīng)結(jié)合其他設(shè)計(jì)方法。錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則和方法二、監(jiān)控量測法二、監(jiān)控量測法（1）信息設(shè)計(jì)法，以施工監(jiān)控量測信息為依據(jù)，對支護(hù)參）信息設(shè)計(jì)法，以施工監(jiān)控量測信息為依據(jù)，對支護(hù)參數(shù)、施工方法的合理性進(jìn)行評價(jià)，并將這些分析結(jié)果反

10、饋數(shù)、施工方法的合理性進(jìn)行評價(jià)，并將這些分析結(jié)果反饋到設(shè)計(jì)施工中去。到設(shè)計(jì)施工中去。（2）較為科學(xué)，）較為科學(xué)，“錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范”中規(guī)定：中規(guī)定：對不穩(wěn)定的，穩(wěn)定性差的軟弱圍巖或較大跨度的工程及分對不穩(wěn)定的，穩(wěn)定性差的軟弱圍巖或較大跨度的工程及分次支護(hù)的工程，應(yīng)采用監(jiān)控量測法。次支護(hù)的工程，應(yīng)采用監(jiān)控量測法。（3）不是一種獨(dú)立的方法，通常和經(jīng)驗(yàn)類比法、理論驗(yàn)算）不是一種獨(dú)立的方法，通常和經(jīng)驗(yàn)類比法、理論驗(yàn)算法結(jié)合使用。法結(jié)合使用。（4）使用效果與量測手段、量測地段的選擇、量測數(shù)據(jù)的）使用效果與量測手段、量測地段的選擇、量測數(shù)據(jù)的可靠性、量測數(shù)據(jù)的分析與利用

11、關(guān)系很大?？煽啃?、量測數(shù)據(jù)的分析與利用關(guān)系很大。錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則和方法三、理論驗(yàn)算法三、理論驗(yàn)算法（1）目前是地下工程支護(hù)設(shè)計(jì)的輔助方法，卻是今后設(shè)計(jì)）目前是地下工程支護(hù)設(shè)計(jì)的輔助方法，卻是今后設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。分為整體穩(wěn)定性驗(yàn)算與局部失穩(wěn)驗(yàn)算。的發(fā)展方向。分為整體穩(wěn)定性驗(yàn)算與局部失穩(wěn)驗(yàn)算。（2）對于淺埋隧道或洞門等隧道工程，可以采用荷載結(jié)構(gòu)）對于淺埋隧道或洞門等隧道工程，可以采用荷載結(jié)構(gòu)模型考慮圍巖的彈性抗力進(jìn)行理論分析與計(jì)算。模型考慮圍巖的彈性抗力進(jìn)行理論分析與計(jì)算。（3）對于軟巖隧道或埋深較大穩(wěn)定性較好的圍巖中的大跨）對于軟巖隧道或埋深較大穩(wěn)定性較好的圍巖中的大跨度工程，可以采

12、用地層度工程，可以采用地層-結(jié)構(gòu)模型考慮巖石的彈塑粘性、各結(jié)構(gòu)模型考慮巖石的彈塑粘性、各向異性、節(jié)理裂隙等諸多因素還可以用近似的解析計(jì)算方向異性、節(jié)理裂隙等諸多因素還可以用近似的解析計(jì)算方法或用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行整體的穩(wěn)定性分析。法或用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行整體的穩(wěn)定性分析。（4）任何情況下，凡可能出現(xiàn)局部失穩(wěn)的圍巖，都要通過）任何情況下，凡可能出現(xiàn)局部失穩(wěn)的圍巖，都要通過不穩(wěn)定塊體的理論計(jì)算進(jìn)行局部加固。不穩(wěn)定塊體的理論計(jì)算進(jìn)行局部加固。錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則和方法四、典型類比監(jiān)控反演法四、典型類比監(jiān)控反演法（1）綜合方法，較好地解決了巖體力學(xué)參數(shù)和地應(yīng)力難以）綜合方法，較好地解決了巖體力學(xué)參

13、數(shù)和地應(yīng)力難以獲得的問題，又完善了監(jiān)控量測法的反饋工作。獲得的問題，又完善了監(jiān)控量測法的反饋工作。（2）用工程類比法初選錨噴支護(hù)參數(shù)；對）用工程類比法初選錨噴支護(hù)參數(shù)；對“圍巖圍巖-支護(hù)支護(hù)”結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工監(jiān)測；選擇可靠量測數(shù)據(jù)，利用適當(dāng)?shù)牧W(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工監(jiān)測；選擇可靠量測數(shù)據(jù)，利用適當(dāng)?shù)牧W(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行反演分析，求得地應(yīng)力和巖體力模型和數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行反演分析，求得地應(yīng)力和巖體力學(xué)參數(shù)；根據(jù)反演得到的地應(yīng)力和巖體力學(xué)指標(biāo)，采用學(xué)參數(shù)；根據(jù)反演得到的地應(yīng)力和巖體力學(xué)指標(biāo)，采用“地層地層-結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”模型模擬開挖過程，分析圍巖受力狀態(tài)和圍模型模擬開挖過程，分析圍巖受力狀態(tài)和圍巖穩(wěn)定性，對施

14、工方法、支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)參數(shù)做出必要的巖穩(wěn)定性，對施工方法、支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)參數(shù)做出必要的修正。修正。錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則和方法五、特征線法五、特征線法（1）建立在現(xiàn)代巖石力學(xué)理論特別是空間效應(yīng)分析基礎(chǔ)上）建立在現(xiàn)代巖石力學(xué)理論特別是空間效應(yīng)分析基礎(chǔ)上的圖解分析法。的圖解分析法。（2）用工程類比法結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際初選初期支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)；）用工程類比法結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際初選初期支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)；建立無量綱圍巖特征線；建立無量綱支護(hù)特征線；根據(jù)各建立無量綱圍巖特征線；建立無量綱支護(hù)特征線；根據(jù)各支護(hù)組成部分的設(shè)置位置、先后次序、噴射混凝土的滯后支護(hù)組成部分的設(shè)置位置、先后次序、噴射混凝土的滯后效應(yīng)等因素繪

15、制組合支護(hù)特征線；計(jì)算組合支護(hù)的工作反效應(yīng)等因素繪制組合支護(hù)特征線；計(jì)算組合支護(hù)的工作反力和安全系數(shù)，評價(jià)支護(hù)的適用性和可靠性。力和安全系數(shù)，評價(jià)支護(hù)的適用性和可靠性。錨噴支護(hù)原理錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)原則和方法事實(shí)上，在設(shè)計(jì)中人們常常采用的是一種綜合方法。在事實(shí)上，在設(shè)計(jì)中人們常常采用的是一種綜合方法。在初初步設(shè)計(jì)階段步設(shè)計(jì)階段，用工程類比法初選支護(hù)的類型和大致參數(shù)，用工程類比法初選支護(hù)的類型和大致參數(shù)，用于編制工程概算。在用于編制工程概算。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用特征線法或理，運(yùn)用特征線法或理論分析手段去確認(rèn)或修改支護(hù)類型，詳盡地設(shè)計(jì)組合支護(hù)論分析手段去確認(rèn)或修改支護(hù)類型，詳盡地設(shè)計(jì)組合支護(hù)

16、各組成部分的參數(shù)，乃至施工工藝就十分必要了。對于復(fù)各組成部分的參數(shù)，乃至施工工藝就十分必要了。對于復(fù)雜地層或大型洞室工程，甚至還需要開挖試驗(yàn)洞，安裝必雜地層或大型洞室工程，甚至還需要開挖試驗(yàn)洞，安裝必要的測量儀器，為支護(hù)設(shè)計(jì)提供可靠的背景數(shù)據(jù)。在要的測量儀器，為支護(hù)設(shè)計(jì)提供可靠的背景數(shù)據(jù)。在施工施工階段階段，根據(jù)開挖暴露出的地層情況和適時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)去評價(jià)，根據(jù)開挖暴露出的地層情況和適時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)去評價(jià)和修正原有的設(shè)計(jì)。因此，隧道工程支護(hù)設(shè)計(jì)，不僅貫穿和修正原有的設(shè)計(jì)。因此，隧道工程支護(hù)設(shè)計(jì)，不僅貫穿于隧道修建的全過程，而且所用的設(shè)計(jì)手段也是多手段綜于隧道修建的全過程，而且所用的設(shè)計(jì)手段也是多手段綜

17、合性的。合性的。錨噴支護(hù)原理預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)指的是預(yù)應(yīng)力錨桿與錨噴支護(hù)的組合，預(yù)預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)指的是預(yù)應(yīng)力錨桿與錨噴支護(hù)的組合，預(yù)應(yīng)力錨桿在支護(hù)中可以和其他錨桿交叉使用，也可以系統(tǒng)應(yīng)力錨桿在支護(hù)中可以和其他錨桿交叉使用，也可以系統(tǒng)地使用。地使用。一、預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)一、預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)1、主動(dòng)支護(hù)，能主動(dòng)對圍巖提供大的支護(hù)力，而且在提供、主動(dòng)支護(hù)，能主動(dòng)對圍巖提供大的支護(hù)力，而且在提供支護(hù)抗力時(shí)不以損失被錨固體位移為代價(jià)，因此它能十分支護(hù)抗力時(shí)不以損失被錨固體位移為代價(jià)，因此它能十分有效地抑制圍巖位移。其他錨桿，被動(dòng)支護(hù)有效地抑制圍巖位移。其他錨桿，被動(dòng)支護(hù)2、能提高軟弱結(jié)構(gòu)面和滑移面處的抗剪強(qiáng)度?？辜魪?qiáng)度與、能提高軟弱結(jié)構(gòu)面和滑移面處的抗剪強(qiáng)度?？辜魪?qiáng)度與正壓力成正比，而預(yù)應(yīng)力錨桿能提供很大的正壓力。正壓力成正比，而預(yù)應(yīng)力錨桿能提供很大的正壓力。3、承載拱（圈）、承載拱（圈）4、張拉，無異于對錨桿進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，保證了工程質(zhì)量、張拉，無異于對錨桿進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，保證了工程質(zhì)量錨噴支護(hù)原理預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)二、預(yù)應(yīng)力錨噴支護(hù)的最佳應(yīng)用領(lǐng)域和設(shè)計(jì)理念二、預(yù)應(yīng)力