第15篇噴錨支護(hù)課件

1、第15章噴錨支護(hù)概述圍巖分級噴錨支護(hù)設(shè)計施工信息的反饋圍巖穩(wěn)定性的分析15.1 概述噴錨支護(hù)為由噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)組成的噴錨聯(lián)合支護(hù)或噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，既可以用于加固局部巖體而作為臨時支護(hù)，也可以作為永久支護(hù)。噴錨支護(hù)施工及時、與圍巖密貼，共同變形，主要作用是加固圍巖。噴錨結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要采用工程類別法，必要時輔以監(jiān)控量測法和理論驗算法。噴錨結(jié)構(gòu)的施工主要是運(yùn)用新奧法施工原理。15.2 圍巖分級圍巖分級依據(jù)圍巖分級是工程類比設(shè)計的重要依據(jù)，主要目的是便于運(yùn)用工程類別方法獲得地下工程噴錨支護(hù)設(shè)計參數(shù)。圍巖分級中主要考慮指標(biāo)巖體的結(jié)構(gòu)特征及其完整性巖體的物理力學(xué)性質(zhì)地下水的影響原巖應(yīng)力的影響圍巖分

2、級方法單因素巖石力學(xué)指標(biāo)分級法多因素綜合指標(biāo)分級法定性與定量多因素指標(biāo)相結(jié)合分級法組合指標(biāo)函數(shù)法圍巖分級表采用定性和定量多因素指標(biāo)相結(jié)合的分級方法。圍巖級別圍巖或土體主要定型特征圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）或修正的文言基本指BQ堅硬巖，巖體完整，巨整體狀或巨厚層狀結(jié)構(gòu)550堅硬巖，巖體較完整，塊狀或厚層狀結(jié)構(gòu)550451較堅硬巖，巖體完整，塊狀整體結(jié)構(gòu)堅硬巖，巖體較破碎，巨塊（石）碎（石）狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；較堅硬巖或較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結(jié)構(gòu)450351堅硬巖，巖體破碎，碎裂結(jié)構(gòu)350251較堅硬巖，巖體較破碎破碎，鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整-較破碎，中薄層

3、狀結(jié)構(gòu)土體：1.略具壓密或成巖作用的黏性土及砂性土 2.黃土 3.一般鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的碎石土、卵石土、大塊石土較軟巖，巖體破碎；軟巖，巖體較破碎破碎；極破碎各類巖體。碎、裂狀、松散結(jié)構(gòu)250一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍濕至潮濕的碎石土，卵石土、圓礫、角礫土及黃土。非黏性土呈松散結(jié)構(gòu)、黏性土及黃土成松軟結(jié)構(gòu)軟塑狀黏性土及潮濕、飽和粉細(xì)砂層、軟土等15.3 噴錨支護(hù)設(shè)計噴錨支護(hù)的設(shè)計，是將噴射混凝土和錨桿作為加強(qiáng)和利用圍巖自身承載力的手段，因此設(shè)計時，必須從具體圍巖的變形、破壞和穩(wěn)定性出發(fā)，進(jìn)行分析研究，針對不同的圍巖，采取不同的設(shè)計原則。錨噴設(shè)計原則上需要考慮：工程地質(zhì)條件和巖體力學(xué)特性

4、依據(jù)不同的圍巖壓力特點(diǎn)，對拱、墻等不同部位，采用不同的支護(hù)參數(shù)。噴錨支護(hù)設(shè)計力求體現(xiàn)噴錨支護(hù)靈活的特點(diǎn)，對于圍巖局部和整體加固采取等強(qiáng)度支護(hù)原則，對于不同的巖體和不同的部位分別采用不同的支護(hù)類型與參數(shù)。噴錨支護(hù)設(shè)計應(yīng)遵循實測位移評價的原則。按局部作用原理的設(shè)計錨桿的設(shè)計和計算錨桿加固拱頂危巖由靜力平衡：錨桿所需截面積：錨桿設(shè)計長度：當(dāng)危巖處于側(cè)壁上時：錨桿加固側(cè)壁危巖噴射混凝土的計算和設(shè)計噴混凝土加固采用噴混凝土支護(hù)洞室，要求噴射混凝土層應(yīng)有足夠的抗拉力，使噴層在節(jié)理面處不出現(xiàn)沖切破壞；同時噴層和圍巖間也應(yīng)有足夠的粘結(jié)力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。這種觀點(diǎn)稱為局部加固原理。噴層厚度：根據(jù)彈性地基梁

5、理論，將噴層看作彈性地基上半無限長梁驗算。根據(jù)局部變形理論，梁端位移：梁端的彈性拉力：考慮強(qiáng)度安全系數(shù)：按整體作用原理的設(shè)計錨桿的設(shè)計和計算組合拱原理的計算K取1.2.錨桿長度應(yīng)超過組合拱高度：組合拱計算跨度：組合拱假定為兩端固定的等截面圓拱，荷載按自重形式均布與拱軸上。拱腳處截面內(nèi)力為：任意徑向截面內(nèi)力為：噴射混凝土的計算和設(shè)計噴混凝土組合拱計算組合拱高度及計算跨度：算例一地下洞室，開挖寬10m，高12m，頂部為割圓拱。圍巖為石英砂巖，屬穩(wěn)定性較差的級圍巖，重度為 。采用16錳 的螺紋鋼筋砂漿錨桿， 。噴混凝土為C20，抗力設(shè)計強(qiáng)度為0.84MPa。鉆孔直徑38mm，砂漿與鋼筋的粘結(jié)力為3M

6、Pa，與鉆孔巖石粘結(jié)力2MPa。設(shè)計該洞室的噴錨結(jié)構(gòu)?！窘狻垮^桿參數(shù)的計算錨桿長度：錨固長度：?。喝。簞t：采用2.5m。錨桿間距：?。簢娀炷梁穸扔嬎闳缛挝粚挾葹?.0m計算，則均布荷載為：彎矩：應(yīng)力：所以：?。阂陨习磻业踉O(shè)計原理計算時，噴錨結(jié)構(gòu)參數(shù)為：錨桿直徑20cm，長2.5m，間距1.2m，噴混凝土厚度12cm。15.4 施工信息的反饋施工開挖前就能準(zhǔn)確的確定各項支護(hù)參數(shù)以及最優(yōu)開挖支護(hù)方案，并非易事。施工信息反饋，即所謂的信息化設(shè)計是一種新的圍巖穩(wěn)定性評價方法和地下工程設(shè)計方法?；谑┕ば畔⒎答伒男畔⒒O(shè)計要求在施工過程中布置監(jiān)測系統(tǒng)，從現(xiàn)場圍巖的開挖及支護(hù)過程中獲得圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)

7、設(shè)施的工作狀態(tài)信息。反饋分析根據(jù)部分測點(diǎn)的位移、應(yīng)力反求材料參數(shù)及初始地應(yīng)力，同時對洞室穩(wěn)定性進(jìn)行判斷。反饋分析方法：正演法、逆演法。正演法利用力學(xué)計算應(yīng)力分析的基本格式，對反饋分析所需的參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)上的近似，并不斷優(yōu)化。可用各種優(yōu)化方法使目標(biāo)函數(shù)J趨于最小，此方法適應(yīng)性廣。逆演法需要建立一套與常規(guī)應(yīng)力分析格式相反的計算公式。在線彈性情況下，可用迭加原理建立逆演法的計算格式，非線性情況則并非易事。15.5 圍巖穩(wěn)定性的分析圍巖穩(wěn)定性分析通常是指圍巖的局部穩(wěn)定分析，并進(jìn)一步依據(jù)各單元的分析結(jié)果，評判圍巖的整體穩(wěn)定性。圍巖出現(xiàn)局部失穩(wěn)的原因主要是由于圍巖中的軟弱結(jié)構(gòu)面與洞室臨空面的不利組合所構(gòu)成的

8、不穩(wěn)定塊體的掉落和塌滑所造成。不穩(wěn)定塊體并非全是由軟弱結(jié)構(gòu)面與臨空面切割而成，很多情況下，它是由軟弱結(jié)構(gòu)面、臨空面以及由于不利受力狀態(tài)而形成的切割面切割等所組成。不穩(wěn)定塊體的計算與加固的步驟不穩(wěn)定塊體的幾何分析失穩(wěn)方式的運(yùn)動學(xué)分析是指確定結(jié)構(gòu)面面積、結(jié)構(gòu)體體積和重量等。以地質(zhì)勘查工作所獲得的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和測點(diǎn)坐標(biāo)，以及工程設(shè)計開挖的幾何參數(shù)為前提，通過解析法或圖算法來確定。主要任務(wù)是判別不穩(wěn)定塊體的運(yùn)動趨勢是失穩(wěn)方式。在幾何學(xué)分析的基礎(chǔ)上，再考慮荷載矢量的作用。由于不穩(wěn)定塊體邊界切割面的情況不同，初始位移趨勢可能有多種發(fā)展結(jié)果，可能有多種失穩(wěn)方式：由于受到邊界切割面的限制，結(jié)構(gòu)體不能向臨空面

9、位移，而是在某一結(jié)構(gòu)面上壓緊，或者所有結(jié)構(gòu)面不能脫開，則結(jié)構(gòu)體是穩(wěn)定的；由于切割面的影響，產(chǎn)生沿結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面交線滑動，位移方向指向臨空面，這時形成滑動失穩(wěn)；當(dāng)合力矢量作用于邊界面以外，或是結(jié)構(gòu)體受力位移后形成一定力矩時，若指向臨空面，則可能發(fā)生轉(zhuǎn)動或傾倒；不受切割面影響，結(jié)構(gòu)體的初始位移即造成所有結(jié)構(gòu)面上的拉開，這是形成崩落或拋出。穩(wěn)定系數(shù)的計算分析根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)體受力運(yùn)動和阻抗力的對比關(guān)系，確定相對于極限狀態(tài)時的穩(wěn)定程度，作出穩(wěn)定性評價。拱頂不穩(wěn)定塊體的穩(wěn)定程度不考慮原巖應(yīng)力時，墜落時自由的，穩(wěn)定系數(shù) 。一般以結(jié)構(gòu)體重量作為噴錨支護(hù)設(shè)計的依據(jù)。邊墻不穩(wěn)定塊體的穩(wěn)定系數(shù)單面滑動雙面滑動不穩(wěn)定塊體的噴錨支