喷锚支护教学

1、一、喷锚支护的类型及适用条件一、喷锚支护的类型及适用条件 定义：喷锚支护是喷混凝土、设置锚杆式联合使用喷混凝土 与锚杆支护的总称。有时还加钢筋网。 （根据工程情况、地质条件选用） 优点：节省三材，降低造价，减轻劳动强度，缩短工期，与 常用衬砌比较：支护快、顶部紧帖、柔性大、糙率大。 在水利水电工程中的应用： 施工期临时支护及导流隧洞等临时工程 永久性：无压隧洞的顶部部分 有压隧洞的低水头、低流速 类型： 喷锚支护 喷锚支护与围岩共同工作，改善支护工作条件，也加固了围岩。喷了混凝土，隔 绝围岩与大气的接触，堵塞渗水通道，给围岩的自身稳定性创造了有利的条件。 锚杆支护（节理发育的围岩常采用） 利用

2、锚杆将松动岩体或较软弱岩体联结在稳定的岩体上。 喷混凝土+锚杆支护：用于强度不高或完整性很差的岩层。 喷混凝土+锚杆+钢筋网支护 对于软弱的不良地质岩层的喷锚支护中，一般加设钢筋网以承受拉应力，提高喷 混凝土层的强度，并减少温度裂缝。 二、喷锚支护的工作原理及计算方法 原理： 岩体中开挖洞室后，破坏了原有岩层的平衡状态，洞室附近应力分配，并有、 向临空面产生位移。当围岩应力不超过弹性极限时岩体是稳定的；当围岩应力超过 此极限强度时，这个区域内的岩体将呈塑性状态，形成塑性区（日松弛区）。由于 塑性影响，在洞壁处应力减小而在深处应力增大，并认为在该塑性区内形成一个承 重圈，有一定承受周围岩石的能力

3、（即自承作用），如能及时进行支护，给岩体以 反力，阻止其变形的发展，防止坍塌，保持围岩稳定。 要求： 喷锚支护与围岩紧密贴接 既有一定刚度，又有一定柔性。 r R 洞室 计算方法： 危石理论的计算方法 节理、裂隙、裂缝切割围岩的块体。 块体间相互咬合 主动力：为岩体重量；阻“掉”力：为咬合力 按“冲切”破坏（喷锚情况） u KG h hu KG 0 0 ? ? ? ? 式中： u 0 ? 喷混凝土抗剪强度 危石边长 h喷层厚度 K安全系数 G危石重量 按粘结破坏（撕开）（喷混凝土情况） 3 1 3 4 )(65.3）（ 粘 E K uR G h ? 式中： 喷混凝土计算黏结强度 喷混凝土的弹性

4、模量 K危石弹性抗力系数 粘 R E 悬吊理论（锚杆不拉断）（喷锚联合） 可能坠落的岩体重量=锚杆承受的拉力 aB R da hKS 22 ) 2 ( ? 式中：S锚杆的间距（米） a R锚杆的抗拉强度（ 2 /cm kg） ? 岩石容重 da锚杆的直径（cm） B h 松动圈的厚度（m） K 安全系数，可用1.5。 锚杆锚入稳定岩体的长度 ? ? da ShK L B 100 2 2 ? 锚杆总长度 21 LKhLL B ? 1 L外露长度（m），约为喷混凝土层的厚度，并可作为固定 钢筋网之用。 ） ? 锚杆与沙浆间的黏结力（ 2 /cm kg 光面钢筋36 2 /cm kg 螺旋钢筋72

5、2 /cm kg 缺点：缺点：1 1、未反映支护的整体作用。、未反映支护的整体作用。 、未反映应力场的调整。 、分析危石困难。、分析危石困难。 计算方法： 组合拱理论：组合拱理论： 认为衬砌与围岩共同承受山岩压力 根据不同岩层决定山岩压力 按组合拱计算M、Q、T 缺点：不是M、Q、T作用的内力破坏，与实际有差异。 剪切破坏理论： 奥地利-赖伯塞佳“剪切破坏理论”认为剪切破坏是唯一 的形式，地层压力采用弹塑性理论计算。 以上理论，尚处于探索、研究阶段，计算方法不尽完全合理，工程设计中大 都采用类比法和进行某些粗略计算。 三、喷锚支护设计 （一）确定支护参数 围岩分五类： 稳定、基本稳定、稳定性差

6、、不稳定、极不稳定。 国内： 喷锚厚度520cm 锚杆：锚杆： 直径：直径：161625mm25mm 长度： 24m 间距：间距：不大于锚杆长度的二分之一（不良围岩不大于1.25m） 锚杆：锚杆：一般与周边垂直，能找到主结构面应尽量与之垂直。 8 S 喷混凝土力学指标： （1.5MPa） 2 /cm kg 2 /cm kg 标号标号200# 抗拉强度1515 抗渗指标 黏结强度黏结强度5 5 （0.5MPa） T（时间） r? r? 径向位移 K A 3 2 3 2 i P iA P 4# 5# A r? A r? o r? o T K T 支护 抗力 最小 点 围岩变形大则 作用在支护上 的

7、压力愈小 33线表明比22线支 护结构的刚度大，则稳 定平衡时传到支护上的 压力也越大。 支护与围岩共同作用 下产生的变形曲线 稳定 围岩 所要 的支 护抗 力 适宜 支护 时间 （二）选定适宜的支护时间 四、水工隧洞中喷锚支护的几个问题 1、锚喷衬砌的承载能力 锚喷衬砌的厚度一般只有模浇衬砌的1/31/4。 在隧洞进、出口等薄弱部位，担心开裂，内水外渗而造成失稳。规范 规定，这些部位仍用模浇混凝土。 、糙率系数问题 锚喷糙率系数比模浇混凝土大的多锚喷糙率系数比模浇混凝土大的多 引水发电洞 水头损失（电能损失）水头损失（电能损失）只作施工稳定围岩用，只作施工稳定围岩用， 泄水隧洞 易出现空蚀破坏另外加模浇混凝土。 、施工技术方法、施工技术方法 重视开挖：光面爆破或预裂爆破重视开挖：光面爆破或预裂爆破避免过大地对围岩避免过大