噴錨支護及算例[詳細]

1、,噴錨支護,概述 圍巖分級 噴錨支護設計 施工信息的反饋 圍巖穩(wěn)定性的分析,概述,噴錨支護為由噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)組成的噴錨聯(lián)合支護或噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護，既可以用于加固局部巖體而作為臨時支護，也可以作為永久支護。 噴錨支護施工及時、與圍巖密貼，共同變形，主要作用是加固圍巖。 噴錨結(jié)構的設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)構的施工主要是運用新奧法施工原理。,圍巖分級,圍巖分級依據(jù),圍巖分級是工程類比設計的重要依據(jù)，主要目的是便于運用工程類別方法獲得地下工程噴錨支護設計參數(shù)。 圍巖分級中主要考慮指標,巖體的結(jié)構特征及其完整性 巖體的物理力學性質(zhì) 地下水的影響 原巖應力的

2、影響,圍巖分級方法,單因素巖石力學指標分級法 多因素綜合指標分級法 定性與定量多因素指標相結(jié)合分級法 組合指標函數(shù)法,圍巖分級表,采用定性和定量多因素指標相結(jié)合的分級方法。,15.3 噴錨支護設計,噴錨支護的設計，是將噴射混凝土和錨桿作為加強和利用圍巖自身承載力的手段，因此設計時，必須從具體圍巖的變形、破壞和穩(wěn)定性出發(fā)，進行分析研究，針對不同的圍巖，采取不同的設計原則。 錨噴設計原則上需要考慮： 工程地質(zhì)條件和巖體力學特性 依據(jù)不同的圍巖壓力特點，對拱、墻等不同部位，采用不同的支護參數(shù)。 噴錨支護設計力求體現(xiàn)噴錨支護靈活的特點，對于圍巖局部和整體加固采取等強度支護原則，對于不同的巖體和不同的部

3、位分別采用不同的支護類型與參數(shù)。 噴錨支護設計應遵循實測位移評價的原則。,按局部作用原理的設計,錨桿的設計和計算,錨桿加固拱頂危巖,由靜力平衡：,錨桿所需截面積：,錨桿設計長度：,當危巖處于側(cè)壁上時：,錨桿加固側(cè)壁危巖,噴射混凝土的計算和設計,噴混凝土加固,采用噴混凝土支護洞室，要求噴射混凝土層應有足夠的抗拉力，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有足夠的粘結(jié)力，使噴層不出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。這種觀點稱為局部加固原理。,噴層厚度：,根據(jù)彈性地基梁理論，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：,考慮強度安全系數(shù)：,按整體作用原理的設計,錨桿的設

4、計和計算,組合拱原理的計算,K取1.2.,錨桿長度應超過組合拱高度：,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，抗力設計強度為0.84MPa。鉆孔直徑38mm，砂漿與鋼筋的粘結(jié)力為3MPa，與鉆孔巖石粘結(jié)力2MPa。設計該洞室的噴錨結(jié)構。,【解】,錨桿參數(shù)的計算,錨桿長度：,錨固長度：,?。?/p>

5、,?。?則：,采用2.5m。,錨桿間距：,取：,噴混凝土厚度計算,如取單位寬度為1.0m計算，則均布荷載為：,彎矩：,應力：,所以：,取：,以上按懸吊設計原理計算時，噴錨結(jié)構參數(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,施工開挖前就能準確的確定各項支護參數(shù)以及最優(yōu)開挖支護方案，并非易事。 施工信息反饋，即所謂的信息化設計是一種新的圍巖穩(wěn)定性評價方法和地下工程設計方法。 基于施工信息反饋的信息化設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過程中獲得圍巖穩(wěn)定性及支護設施的工作狀態(tài)信息。 反饋分析根據(jù)部分測點的位移、應力反求材料參數(shù)

6、及初始地應力，同時對洞室穩(wěn)定性進行判斷。 反饋分析方法：正演法、逆演法。,正演法,利用力學計算應力分析的基本格式，對反饋分析所需的參數(shù)進行數(shù)學上的近似，并不斷優(yōu)化。,可用各種優(yōu)化方法使目標函數(shù)J趨于最小，此方法適應性廣。,逆演法,需要建立一套與常規(guī)應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)構面與洞室臨空面的不利組合所構成的不穩(wěn)定塊體的掉落和塌滑所造成。 不穩(wěn)定塊體并非

7、全是由軟弱結(jié)構面與臨空面切割而成，很多情況下，它是由軟弱結(jié)構面、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)方式的運動學分析,是指確定結(jié)構面面積、結(jié)構體體積和重量等。以地質(zhì)勘查工作所獲得的地質(zhì)結(jié)構面產(chǎn)狀和測點坐標，以及工程設計開挖的幾何參數(shù)為前提，通過解析法或圖算法來確定。,主要任務是判別不穩(wěn)定塊體的運動趨勢是失穩(wěn)方式。在幾何學分析的基礎上，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)構體不能向臨空面位移，而是在某一結(jié)構面上壓緊，

8、或者所有結(jié)構面不能脫開，則結(jié)構體是穩(wěn)定的； 由于切割面的影響，產(chǎn)生沿結(jié)構面或結(jié)構面交線滑動，位移方向指向臨空面，這時形成滑動失穩(wěn)； 當合力矢量作用于邊界面以外，或是結(jié)構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)構體的初始位移即造成所有結(jié)構面上的拉開，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)構體受力運動和阻抗力的對比關系，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,不考慮原巖應力時，墜落時自由的，穩(wěn)定系數(shù) 。一般以結(jié)構體重量作為噴錨支護設計的依據(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)定塊體的噴錨支護計算,噴錨支護是當前加固不穩(wěn)定塊