喷锚支护设计与计算（13内容丰富）

§9喷锚锚支支护护一、、喷喷锚锚支支护护的的类类型型及及适适用用条条件件二、、喷喷锚锚支支护护的的工工作作原原理理及及计算算方方法法三、、喷喷锚锚支支护护设设计计一、、喷喷锚锚支支护护的的类类型型及及适适用用条条件件定义义：：喷锚锚支支护护是是喷喷混混凝凝土土、、设设置置锚锚杆杆式式联联合合使使用用喷喷混混凝凝土土与锚锚杆杆支支护护的的总总称称。。有有时时还还加加钢钢筋筋网网。。（根根据据工工程程情情况况、、地地质质条条件件选选用用））优点点：：节省省三三材材，，降降低低造造价价，，减减轻轻劳劳动动强强度度，，缩缩短短工工期期，，与与常用用衬衬砌砌比比较较：：支支护护快快、、顶顶部部紧紧帖帖、、柔柔性性大大、、糙糙率率大大。。在水水利利水水电电工工程程中中的的应应用用：：施工工期期临临时时支支护护及及导导流流隧隧洞洞等等临临时时工工程程永久久性性：：①无压压隧隧洞洞的的顶顶部部部部分分②有压压隧隧洞洞的的低低水水头头、、低低流流速速类型型：①喷锚锚支支护护喷锚锚支支护护与与围围岩岩共共同同工工作作，，改改善善支支护护工工作作条条件件，，也也加加固固了了围围岩岩。。喷喷了了混混凝凝土土，，隔隔绝绝围围岩岩与与大大气气的的接接触触，，堵堵塞塞渗渗水水通通道道，，给给围围岩岩的的自自身身稳稳定定性性创创造造了了有有利利的的条条件件。。②锚杆杆支支护护（（节节理理发发育育的的围围岩岩常常采采用用））利用用锚锚杆杆将将松松动动岩岩体体或或较较软软弱弱岩岩体体联联结结在在稳稳定定的的岩岩体体上上。。③喷混混凝凝土土+锚杆杆支支护护：：用用于于强强度度不不高高或或完完整整性性很很差差的的岩岩层层。。④喷混混凝凝土土+锚杆杆+钢筋筋网网支支护护对于于软软弱弱的的不不良良地地质质岩岩层层的的喷喷锚锚支支护护中中，，一一般般加加设设钢钢筋筋网网以以承承受受拉拉应应力力，，提提高高喷喷混混凝凝土土层层的的强强度度，，并并减减少少温温度度裂裂缝缝。。二、、喷喷锚锚支支护护的的工工作作原原理理及及计计算算方方法法原理理：：岩体体中中开开挖挖洞洞室室后后，，破破坏坏了了原原有有岩岩层层的的平平衡衡状状态态，，洞洞室室附附近近应应力力分分配配，，并并有有、、向向临临空空面面产产生生位位移移。。当当围围岩岩应应力力不不超超过过弹弹性性极极限限时时岩岩体体是是稳稳定定的的；；当当围围岩岩应应力力超超过过此此极极限限强强度度时时，，这这个个区区域域内内的的岩岩体体将将呈呈塑塑性性状状态态，，形形成成塑塑性性区区（（日日松松弛弛区区））。。由由于于塑塑性性影影响响，，在在洞洞壁壁处处应应力力减减小小而而在在深深处处应应力力增增大大，，并并认认为为在在该该塑塑性性区区内内形形成成一一个个承承重重圈圈，，有有一一定定承承受受周周围围岩岩石石的的能能力力（（即即自自承承作作用用）），，如如能能及及时时进进行行支支护护，，给给岩岩体体以以反反力力，，阻阻止止其其变变形形的的发发展展，，防防止止坍坍塌塌，，保保持持围围岩岩稳稳定定。。要求：喷锚支护护与围岩岩紧密贴贴接既有一定定刚度，，又有一一定柔性性。rR弹性区塑性区洞室计算方法法：※危石理论论的计算算方法节理、裂裂隙、裂裂缝切割割围岩的的块体。。块体间相相互咬合合主动力：：为岩体体重量；；阻“掉掉”力：：为咬合合力①按“冲切切”破坏坏（喷锚锚情况））式中：——喷混凝土抗剪强度——危石边长

——喷层厚度K——安全系数

G——危石重量②按粘结破破坏（撕撕开）（（喷混凝凝土情况况）式中：

——喷混凝土计算黏结强度

——喷混凝土的弹性模量K——危石弹性抗力系数

E③悬吊理论论（锚杆杆不拉断断）（喷喷锚联合合）可能坠落落的岩体体重量=锚杆承受受的拉力力式中：S——锚杆的间距（米）——锚杆的抗拉强度（）——岩石容重——锚杆的直径（cm）——松动圈的厚度（m）K——安全系数，可用1.5。锚杆锚入入稳定岩岩体的长长度锚杆总长长度——外露长度度（m），约为喷混混凝土层层的厚度度，并可可作为固固定钢筋网之之用。）——锚杆与沙浆间的黏结力（光面钢筋36螺旋钢筋72缺点：1、未反映支护的整体作用。２、未反映应力场的调整。３、分析危石困难。计算方法法：※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。※剪切破坏坏理论：：奥地利-赖伯塞佳佳“剪切切破坏理理论”认认为剪切切破坏是是唯一的形式，，地层压压力采用用弹塑性性理论计计算。以上理论论，尚处处于探索索、研究究阶段，，计算方方法不尽尽完全合合理，工工程设计计中大都都采用类类比法和和进行某某些粗略略计算。。三、喷锚锚支护设设计（一）确确定支护护参数围岩分五五类：稳定、基基本稳定定、稳定定性差、、不稳定定、极不不稳定。。国内：喷喷锚厚厚度5—20cm锚杆：

直径：16—25mm长度：2—4m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：一般与周边垂直，能找到主结构面应尽量与之垂直。喷混凝土力学指标：（1.5MPa）标号≥200#抗拉强度≥15抗渗指标≥黏结强度≥5（0.5MPa）（时间）径向位移32324#5#支护抗力最小点围岩变形大则作用在支护上的压力愈小3—3线表明比2—2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）选选定适宜宜的支护护时间四、水工工隧洞中中喷锚支支护的几几个问题题1、锚喷喷衬砌的的承载能能力锚喷衬砌砌的厚度度一般只只有模浇浇衬砌的的1/3～～1/4。在隧洞进进、出口口等薄弱弱部位，，担心开开裂，内内水外渗渗而造成成失稳。。规范规规定，这这些部位位仍用模模浇混凝凝土。２、糙率率系数问问题锚喷糙率系数比