5.4 新奥法及喷锚支护.ppt

小浪底水电站 广州抽水蓄能电站地下厂房 广州抽水蓄能电站(下称广蓄电站)位于广东省从化市吕田镇,总装机2400MW,是目前世界上最大的抽水蓄能电站。该工程分二期完成,每期工程均为4×300MW。分别于1994年3月和2000年6月建成投产。 广蓄电站的土建工程主要是地下建筑,其中地下厂房深埋于地面以下450m,开挖尺寸:长146.5m,宽21m,高44.54m。地下厂房等洞室群中,凡不过水洞室均采用喷锚支护作为永久支护,过水隧洞的临时支护同样采用喷锚支护。 一、 新奥法 新奥法（新奥地利隧道施工法）（New Austrian Tunnelling Method） ”（NATM）法，奥地利学者拉布西维兹教授于二十世纪50年代提出的 。 新奥法的主要原则： 　　（1）充分保护围岩，减少对围岩的扰动。 　　（2）充分发挥围岩的自承能力。 　　（3）尽快使支护结构闭合。 　　（4）加强监测，根据监测数据指导施工。 　可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量” 优点：较好利用岩体力学特性，充分发挥围岩的自身的承载能力，合理设计支护结构和施工顺序。 二、 压力拱理论计算围岩压力 3、普氏理论假设条件 5、自然平衡拱的力学模型及相应的计算方法 （1）模型1 及相应的计算方法 （2）模型2 及相应的计算方法 实际上，自然平衡拱有各种形状，在岩层倾斜的情况下，还会产生歪斜的平衡拱，如图所示。 普氏平衡拱理论适用于深埋洞室。 （二）太沙基理论计算围岩压力 2、太沙基围岩压力公式 1、坑道两帮岩体稳定 2、坑道两帮岩体不稳定 三、 坑道支护 （一 ）离壁式支护的力学作用 （二）喷锚支护 喷锚支护【shotcrete-bolt support】指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用(根据地质情况也可分别单独采用)加固岩层，分为临时性支护结构和永久性支护结构。 　　 喷混凝土是利用喷浆设备向地下洞室开挖面喷一定厚度的混凝土层，借以支护围岩。由于混凝土喷层密贴围岩，并具柔软性等特点，所以能承受较大荷载，并能控制围岩变形，充填胶结岩体表层裂隙，保护和发挥岩体的潜力。喷混凝土可以作为洞室围岩的初期支护，也可以作为永久性支护。喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系，防止岩体松动、分离。把一定厚度的围岩转变成自承拱，有效地稳定围岩。当岩体比较破碎时，还可以利用丝网拉挡锚杆之间的小岩块，增强混凝土喷层，辅助喷锚支护。 喷锚支护在洞室开挖后， 支护及时，与围岩密贴，柔性好，有良好的物理力学性能。它能侵入围岩裂隙，封闭节理，加固结构面和层面，提高围岩的整体性和自承能力，抑制变形的发展。在支护与围岩的共同工作中，有效地控制和调整围岩应力的重分布，避免围岩松动和坍塌，加强围岩的稳定性。它不象传统的模筑混凝土衬砌那样，只是在洞室开挖后被动地承受围岩压力，而是主动地加固围岩。目前，对喷锚支护作用原理的研究还不完善，有待进一步探索和改进。 1、喷射混凝土的力学作用 2、锚杆支护的力学作用 2、锚杆支护的力学作用 2、锚杆支护的力学作用 2、锚杆支护的力学作用 2、锚杆支护的力学作用 端部锚固式锚杆 全长锚固式锚杆 （2）锚杆群的力学作用 2、锚杆支护的力学作用 3、喷锚联合支护的力学作用 复习思考题 1、什么是原岩应力？ 2、什么是岩爆？什么条件下会产生岩爆？ 3、什么是围岩、二次应力？ 4、什么是新奥法？简述其要点？ 5、喷锚支护的力学作用机理是什么？ 6、什么是围岩位移和支护特性曲线？支护特性曲线的主要作用是什么？ 若H→ ∞，c＝0, p=0时，坑道顶压： 单位长度坑道上的顶压为： 坑道两帮岩体发生剪切破坏，形成直达地表的破裂面OC和O’C’并引起岩柱体ABB’A’下沉，产生垂直破裂面AB和A’ B’。 A、坑道顶部下沉的跨度为： B、坑道顶压 坑道顶压计算方法同上，只需将以上各式中的a以a1代替即可。 若H→ ∞，c＝0, p=0时，坑道顶压： C、 单位长度坑道上的顶压为： D、支架受到的总的侧压力Qh: 可按滑动土体上有均布荷载q作用的挡土墙上主动土压力公式计算，即 例题 某矩形巷道，宽度为 4 m, 高度为3m，布置在泥质页岩中，岩石的换算内摩擦角φk＝710，, 岩石重度γ＝20 kN/m3，按普氏地压理论试求： （1）拱的跨度和高度 ； （2）自然平衡拱的方程式； （3）支架所受的顶压等于多少？ 解：2a = 4 m , f = tg71=2.9, γ＝20 kN/m3 (1) 压力拱跨度 2 a = 4(m) 压力拱高度 b =a/f =2/2.9=0.69