隧道工程第7章 锚喷支护结构的设计和施工精选文档ppt课件.ppt

第7章锚喷支护结构的设计与施工7.1概述7.2锚喷支护结构的受力与计算锚喷支护的设计与施工，大体可按以下五个步骤进行：①勘察隧道工程地质和水文情况，分析围岩的稳定条件。②在围岩分类的基础上采用工程类比方法选择支护类型及设计参数，对锚喷支护结构进行受力分析和结构计算，并提出施工注意事项。 ③在支护结构施工中，密切注意地质情况的变化，及时修改设计参数，变更施工工序。④支护完成后，观察隧道的稳定状况，对其长期稳定性作出预测和评价。必要时，可对支护变形和应力进行量测，包括施工阶段的监测。⑤总结经验，改进设计与施工。掌握岩体变形、坍塌的规律之后，在恰当的时间，采用适当的方法进行支护。 7.2.1喷锚支护结构与传统支护结构的差异7.2.2锚杆支护结构(1)锚杆的联结作用1)锚杆承载力计算 图7.2.1传统支护与新奥法围岩表面的应力状态 图7.2.2传统、喷混凝土和喷锚支护工作状态 图7.2.3拱部块状围岩的锚杆支护图 图7.2.4块状围岩中锚杆的强度计算 2)砂浆锚杆所需锚固长度(2)锚杆的组合作用(3)锚杆支护的整体加固作用 图7.2.5锚杆的组合梁作用 图7.2.6锚杆的加固形成承载环 图7.2.7砂浆锚杆的加固作用 7.2.3喷混凝土支护结构(1)局部稳定原理1)冲切破坏计算2)撕开作用计算(2)整体稳定原理 图7.2.8危石坠落时引起的冲切破坏和撕开破坏 7.2.4锚喷联合支护的应用(1)锚喷联合支护修建隧道的基本概念(2)支护与围岩共同作用原理的力学概念 图7.2.9库尔—库仑准则 图7.2.10围岩弹塑性状态1—弹塑性状态应力分布曲线;2—弹性状态(pi=0)应力分布曲线 图7.2.11围岩位移支护特性曲线 (3)锚喷支护的结构计算和支护监控 图7.2.12锚杆、喷层和岩体的联合作用 图7.2.13新奥法支护变形监控 7.3锚喷支护施工原则7.3.1采取各种措施，确保围岩不出现有害松动7.3.2使围岩变形适度发展，最大限度发挥围岩自承能力(1)初期支护采用分次施作的方法(2)调节支护封底时间7.3.3保证锚喷支护与围岩形成共同体7.3.4选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效 图7.3.1圆形壁面切向应力的分布情况 图7.3.2喷层纵向变形缝 图7.3.3阿尔贝格隧道施工过程 (1)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处理这类岩体的原则是：①隧道形状要尽量做到与围岩压力分布相适应。②支护施作宜“先柔后刚”，设置仰拱，形成全封闭环。(2)选择合理的锚杆类型与参数，在围岩中有效形成承载圈(3)选择合理的喷层厚度，充分发挥围岩和喷层自身的承载力 图7.3.4不同时间阶段围岩特性线与支护特性的适应性c—后期支护的特性曲线；s—初期支护的特性曲线 图7.3.5不同锚固方案的比较 图7.3.6不同喷层厚度的支护效果 图7.3.7衬砌厚度d与内力的关系 (4)合理配置钢筋网下列情况下可考虑配置钢筋网：①在土砂等条件下，喷射混凝土从围岩表面可能剥落时；②在破碎软弱塑性流变岩体和膨胀性岩体条件下，由于围岩压力大，喷层可能破坏剥落时，或需要提高喷混凝土抗剪强度时；③地震区或有震动影响的隧道。 (5)合理选择钢支撑在下列场合必须考虑使用钢支撑：①在喷射混凝土或锚杆发挥支护作用前，需要使隧道岩面稳定时；②用钢管(棚架)、钢板桩进行超前支护需要支点时(图7.3.8)；③为了抑制地表下沉，或者由于压力大，需要提高初期支护的强度或刚性时。 图7.3.8超前支护的支点 7.3.5采取正确的施工方法7.3.6依据现场监测数据指导施工制定量测方案一般应考虑的原则：①根据监控的目的选定量测项目的种类，同时要与设计和施工相匹配。②量测断面的数量应根据围岩的地质条件和工程的重要性来确定。③测试断面和测点的位置要由监测、地质、设计和施工四方面共同选定。 ④要保证测试数据的可靠性，并注意便于在设计和施工中反馈和分析计算。⑤量测手段的选择上应注意其有效性、经济性和技术上的可能性，以及长期稳定性。⑥力求把施工期间的监控量测与使用后的长期观测结合起来，以减少工作量，保证资料的连续性。⑦注意为深入研究支护与围岩相互作用机理和完善及发展设计理论积累现场实测资料。