第15章12喷锚支护.ppt

1、,锚杆局部加固设计原理和计算方法,锚杆加固拱顶危岩的计算,用锚杆加固拱顶局部危岩，一般按悬吊原理来确定锚杆参数。,锚杆加固拱顶危岩,Q危岩沿裂隙AB对锚杆的剪力。 N由于危岩滑移在锚杆中产生的拉力。,锚杆所需的截面积,Ag所需锚杆钢筋的截面积； Rg钢筋抗拉设计强度； g钢筋抗拉强度； K安全系数，一般1.52.0。,锚杆长度,l锚杆长度； l1锚固长度； hy加固长度； l2外露长度。,锚杆加固侧壁危岩的计算,锚杆加固侧壁危岩,沿滑裂面下滑力：,抗滑力：,考虑安全系数后，锚杆钢筋所需截面积：,锚杆整体加固设计原理和计算方法,按悬吊设计原理的计算方法,锚杆按悬吊原理的计算,锚杆长度l,锚杆的锚

2、固长度l1,按经验选取时，一般楔缝式砂浆锚杆可取30cm，螺纹钢筋砂浆锚杆可取其直径的2030倍。,根据砂浆与钢筋的粘结力，使钢筋发挥最大能力时，,m砂浆与锚杆钢筋的粘结力； dm锚杆钢筋直径。,砂浆锚杆有可能由于砂浆与孔壁岩石的粘结力不足而破坏，故锚固长度为：,m砂浆与钻孔壁岩石的粘结力； dm砂浆锚杆钻孔直径。,砂浆与岩石的粘结力参考值（砂浆标号为200300时）,锚杆的加固长度hy,可按围岩的荷载高度或用声波等测试技术量测松动圈的办法确定。按荷载高度取值时，hy=N0KL。,锚杆的外露长度l2,考虑设置垫板和钢筋网等必须的，一般可取520cm，不应超过喷混凝土厚度。,锚杆长度按上式计算后

3、，还可考虑因洞室开挖轮廓线不平整而增加附加长度，一般为20cm。对大洞室的拱脚等处，锚杆应适当加长，可取拱顶锚杆的1.2倍。,锚杆直径、间距和布置,锚杆的直径,与受力要求有关外，还与钻孔直径有密切关系。因钻孔与锚杆钢筋之间需留有一定的间隙，以使砂浆灌实，一般规定锚杆钢筋直径应比钻孔直径小1620mm为宜，取1825mm。,锚杆的间距,围岩容重； K安全系数，取1.52.0。 要求l/a2。,锚杆的布置,整体布置的锚杆在洞室表面上可布置成方格形或梅花形。方格形布置对绑扎钢筋网较有利。梅花形布置时同一环或同一列的锚杆间距应为1.4a。 锚杆在洞室横剖面上的布置与洞室轮廓线形状和岩层倾角有关。一般应

4、垂直或接近垂直于洞室轮廓线或层理面，并应符合锚杆受力的有力方向。,按组合拱设计原理的计算方法,组合拱原理的计算,锚杆长度应超过组合拱高度：,K安全系数，取1.2； hz组合拱高度。,组合拱跨度近似取：,L毛洞跨度。,组合拱假定为二端固定的等截面割圆拱，荷载按自重形式均布于拱轴上。单位长度上荷载为：,h荷载高度， h=N0KL ； b组合拱纵向宽度。,自重作用下二端固定等截面割圆拱内力,Q值为半个拱上的总荷载 f矢高 l0计算跨度。,拱脚处径向截面内力：,弯矩Mn直接由表查得。,任意径向截面之内力为：,当锚杆径向布置时作裂缝强度校核。,径向缝的强度校核,设组合拱有一条径向缝，与垂直线成角。假设剪

5、力全由岩石承受，则应满足：,斜向缝的强度校核,斜向缝计算,设在组合拱某处有一条与该处共轴线成角的斜向缝AB，该缝在拱轴处径向截面上的剪力和轴力求法同前，合力为：,合力与拱轴线夹角为：,斜向缝AB上的剪力：,斜向缝AB上的正压力：,斜向缝AB上岩石的抗剪力：,斜向缝AB上锚杆的抗剪力：,当斜向缝与合力在拱轴线的同一侧时，上各式中用（-），否则用（+），,因此斜向缝上强度：,切向缝的强度校核,Q与垂直线成夹角截面处的剪力； b组合拱纵向宽度； I组合拱全部断面的惯性矩； S切向缝上组合拱的截面积对组合拱中和轴的静力矩，当组合拱为矩形断面时：,喷混凝土结构的设计原理和计算方法,局部加固原理和计算方法

6、,被节理裂隙切割形成的块状围岩中，围岩软弱结构面的组合，对围岩的变形和破坏起控制作用。常因一块危岩的旋转、错动或掉落，而引起围岩的失稳。因此，用喷混凝土加固围岩，这种观点称为局部加固原理或危岩原理。,按抗冲切破坏计算喷混凝土厚度,冲切破坏计算,d0按冲切破坏验算的喷混凝土厚度； G可能塌落的危岩重量； K冲切强度设计安全系数，K=3； u危岩与喷混凝土接触面周长； Rl喷混凝土的抗拉强度。,按抗粘结破坏计算喷混凝土厚度,粘结破坏计算,把混凝土层作为弹性地基梁考虑，围岩视作弹性地基，粘结力相当于弹性地基上的反力。,由p引起的喷混凝土与岩面间的拉应力=ky，y为弹性地基上长梁在p作用下的变位：,最

7、大拉应力发生在x=0处，这时，M0=0，Q0=P，6=1，则：,其中：,最大拉应力公式为：,为便于计算，简化为：,计算后采用的喷混凝土厚度不得小于5cm。,组合拱设计原理和计算方法,喷混凝土组合拱计算,荷载以自重形式作用于该组合拱的拱轴线上：,组合拱高度及计算跨度：,径向缝强度校核,抗弯强度校核,组合拱在任意径向截面的偏心距及压应力应满足：,当组合拱下边缘出现拉应力时，还需校核喷混凝土的抗拉强度：,ay岩石容许抗压强度； ah喷混凝土容许抗压强度； ly喷混凝土容许抗拉强度。,抗剪强度校核,组合拱在任意径向截面的抗剪强度应满足：,斜向缝强度校核,斜向缝AB上的抗剪强度校核,斜向缝AB上的抗拉强

8、度校核,式中：,喷锚结构设计原理和计算方法,锚杆喷混凝土联合加固结构是将岩石、锚杆和 喷混凝土三者视为一整体的组合结构，其设计原 理和计算方法主要有三种。,组合拱,压剪破坏,悬吊,锚喷结构可用受力分配的方法计算锚杆参数和喷混凝土厚度。 即不稳定大块岩石或松动围岩，主要由锚杆承受，锚杆间不 稳定岩石则由喷混凝土支撑。,一、按悬吊设计原理的计算方法,锚杆参数的计算,主要采用钢筋砂浆锚杆，参数仍按锚杆整体加固时的悬吊原 理计算,喷混凝土厚度的计算,喷混凝土承受的最大重量 取决于锚杆间距 与围岩性质。,当洞室为拱形时，则构成锚杆、喷混凝土、和岩石组合拱。,二、按组合拱设计原理的计算方法,锚杆长度的计算

9、,式中 安全系数，取1.2。 组合拱中岩石高度,计算时假定组合拱切向缝的抗剪强度由锚杆提供，斜向缝的 抗剪强度由岩石和喷混凝土提供,径向缝强度校核,其荷载、高度、跨度和抗剪强度以及抗弯强度的计算方法与 上一节喷混凝土结构计算方法一致。,斜向缝抗剪强度校核,当洞腰由于剪切而分割出楔形岩块，并向着洞室内部移动的 破坏形式称为压剪破坏。,三、按压剪破坏原理的计算方法,岩体在压力作用下，当 某一点的最大主应力与 最小主应力之差的应力 圆与摩尔滑动包络线相 切时，产生剪切滑动。,假定岩体摩尔包络线为直线， 其内摩擦角为 ，则不管 多大，剪切角 均为一定值：,剪切滑动线上任意点的半径为：,剪切范围高度为：,喷混凝土的容许承载力：,附加钢材的容许承载力：