第8章喷锚支护讲述.ppt

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。 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： 设锚杆的间距为 和 ，则锚杆挤压岩体的平均压力为： 锚杆的容许承载力： 其中 为剪切滑动面长度 在洞室表面的投影长度 对于岩体本身承载力假设： 则 岩体的容许承载力 ，与剪切滑动面上的 和 的水平分 力总和相平衡 喷锚结构总的容许承载力为： 喷锚结构承载力必须大于所需要的最小抗力： 算例 一地下洞室，开挖宽8m，高12m，顶部为割圆拱。围岩为石英砂岩，属稳定性较差的Ⅴ级围岩，重度为 。采用16锰 的螺纹钢筋砂浆锚杆， 。喷混凝土为C20，抗力设计强度为0.84MPa。钻孔直径38mm，砂浆与钢筋的粘结力为3MPa，与钻孔岩石粘结力2MPa。设计该洞室的喷锚结构。 【解】 锚杆参数的计算 锚杆长度： 锚固长度： 取： 取： 则： 采用2.5m。 锚杆间距： 取： 喷混凝土厚度计算 如取单位宽度为1.0m计算，则均布荷载为： 弯矩： 应力： 所以： 取： 以上按悬吊设计原理计算时，喷锚结构参数为：锚杆直径20cm，长2.5m，间距1.2m，喷混凝土厚度12cm。 8.5 施工信息的反馈 施工开挖前就能准确的确定各项支护参数以及最优开挖支护方案，并非易事。 施工信息反馈，即所谓的信息化设计是一种新的围岩稳定性评价方法和地下工程设计方法。 基于施工信息反馈的信息化设计要求在施工过程中布置监测系统，从现场围岩的开挖及支护过程中获得围岩稳定性及支护设施的工作状态信息。 反馈分析根据部分测点的位移、应力反求材料参数及初始地应力，同时对洞室稳定性进行判断。 反馈分析方法：正演法、逆演法。 正演法 利用力学计算应力分析的基本格式，对反馈分析所需的参数进行数学上的近似，并不断优化。 可用各种优化方法使目标函数J趋于最小，此方法适应性广。 逆演法 需要建立一套与常规应力分析格式相反的计算公式。在线弹性情况下，可用迭加原理建立逆演法的计算格式，非线性情况则并非易事。 8.6 围岩稳定性的分析 国家喷锚支护技术规范中，规定必须对围岩进行稳定性的分析计算 围岩稳定性分析通常是指围岩的局部稳定分析，并进一步依据各单元的分析结果，评判围岩的整体稳定性。 围岩出现局部失稳的原因主要是由于围岩中的软弱结构面与洞室临空面的不利组合所构成的不稳定块体的掉落和塌滑所造成。 不稳定块体的计算与加固的步骤 不稳定块体的几何分析 失稳方式的运动学分析 是指确定结构面面积、结构体体积和重量等。以地质勘查工作所获得的地质结构面产状和测点坐标，以及工程设计开挖的几何参数为前提，通过解析法或图算法来确定。 主要任务是判别不稳定块体的运动趋势和失稳方式。在几何学分析的基础上，再考虑荷载矢量的作用。 稳定系数的计算分析 根据岩石结构体受力运动和阻抗力的对比关系，确定相对于极限状态时的稳定程度，作出稳定性评价。 拱顶不稳定块体的稳定程度 不考虑原岩应力时，坠落时自由的，稳定系数 ，一般以结构体重量作为喷锚支护设计的依据。 稳定系数的计算分析 边墙不稳定块体的稳定系数 单面滑动 双面滑动 不稳定块体的喷锚支护计算 喷锚支护是当前加固不稳定块体的主要支护方式。对可能失稳的不稳定块体需进行局部加固计算和锚喷支护的强度计算，以确定喷层厚度、锚杆根数和参数以及锚杆的布置方案。一般，喷层厚度按整体加固要求确定，局部加固主要是计算锚杆的根数和参数。在进行局部稳定分析后，可对围岩整体加固进行支护设计。 * * 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20~30倍。 根据砂浆与钢筋的粘结力，使钢筋发挥最大能力时， τm—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： τm—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200~300时） 岩石名称 粘结力 （公斤/厘米2） 岩石名称 粘结力 （公斤/厘米2） 大理岩 赤铁矿 磁铁矿 花岗岩 粘土质页岩 30 27 25 24 18 辉绿岩 石灰岩 凝灰岩 铝矾土 13 25 20 12