§9喷铺支护 喷锚支护的类型及适用条件 喷锚支护的工作原理及 计算方法 喷锚支护设计
§9 喷 锚 支 护 一、喷锚支护的类型及适用条件 二、喷锚支护的工作原理及 计算方法 三、喷锚支护设计
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泂等临时工程 永久性:①无压隧洞的顶部部分 ②有压隧洞的低水头、低流速
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：①无压隧洞的顶部部分 ②有压隧洞的低水头、低流速
类型: ①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。 ②锚杆支护(节理发育的围岩常采用) 利用锚杆将松动岩体或较软弱岩体联结在稳定的岩体上。 ③喷混凝土+锚杆支护:用于强度不高或完整性很差的岩层。 ④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
类型： ①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。 ②锚杆支护（节理发育的围岩常采用） 利用锚杆将松动岩体或较软弱岩体联结在稳定的岩体上。 ③喷混凝土+锚杆支护：用于强度不高或完整性很差的岩层。 ④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(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 洞室 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
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（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 ①按“冲切”破坏(喷锚情况) KG 式中 喷混凝土抗剪强度 hu 0 K—安全系数 危石边长 KG G 危石重量 h 喷层厚度
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 ①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
②按粘结破坏(撕开)(喷混凝土情况) h≥365(M()3 R粘 式中: 一喷混凝土计算黏结强度 K 危石弹性抗力系数 喷混凝土的弹性模量
②按粘结破坏（撕开）（喷混凝土情况） 3 1 3 4 3.65( ) （ ） 粘 E K R u G h 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 R粘 E
③悬吊理论(锚杆不拉断)(喷锚联合) 可能坠落的岩体重量=铺杆承受的拉力 da KShBr=T(o)R 式中:S——锚杆的间距(米 —锚杆的抗拉强度(k~) 一岩石容重 —锚杆的直径(cm K——安全系数,可用1.5 一松动圈的厚度(m)
③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 B Ra da KS h 2 2 ) 2 = ( 式中： S——锚杆的间距（米） Ra——锚杆的抗拉强度（ 2 kg / cm ） ——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
杆错入稳定 2=6mh2S2 100ndat 光面钢筋36 一锚杆与沙浆间的黏结力( 螺旋钢筋72 杆总长度 L=l+kh+l 2 一一外露长度(m),约为喷混凝士层的厚度,并可作为固定 钢筋网之用 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
锚杆锚入稳定岩体的长度 da K h S L B 100 2 2 = 锚杆总长度 L = L1 + KhB + L2 L1——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 kg / cm 光面钢筋36 2 kg / cm 螺旋钢筋72 2 kg / cm 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: ※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
计算方法： ※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
、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、不稳定、极不稳定。 国内:喷锚厚度5-20cm 直径:16-25m 锚杆:长度 2—4m 间距:不大于错杆长度的二分之一(不良围岩不大于125m) 锚杆:一般与周边垂直,能找到主结构面应尽量与之垂直 标号≥200 喷混凝土力学指标:抗拉强度≥15gcm(05MPa 抗渗指标≥ 黏结强度≥5cm2(15MPa)
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、不稳定、极不稳定。 国内： 喷锚厚度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。 8 S 喷混凝土力学指标： （1.5MPa） 2 kg / cm 2 kg / cm 标号≥200# 抗拉强度≥15 抗渗指标≥ 黏结强度≥5 （0.5MPa）