喷锚支护

R 洞室 r
计算方法： 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。 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； 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） 冲切”破坏（喷锚情况） 式中：
KG ≤τ0 hu KG h≥ τ 0u
பைடு நூலகம்
γ
Ra——锚杆的抗拉强度（ kg / cm 2 ）
hB ——松动圈的厚度（m）
锚杆锚入稳定岩体的长度 2
KγhB S L = 100πdaτ
2
τ
kg / cm 2 ——锚杆与沙浆间的黏结力（
）
光面钢筋36 kg / cm 2
锚杆总长度
kg / cm 2 螺旋钢筋72
L = L1 + KhB + L2
τ0
——喷混凝土抗剪强度 K ——安全系数 u ——危石边长 G ——危石重量 h ——喷层厚度
②按粘结破坏（撕开）（喷混凝土情况） 按粘结破坏（撕开）（喷混凝土情况） ）（喷混凝土情况
G 4 3 K 13 h ≥ 3 . 65 ( ) （ ） R粘 u E
式中： 式中：
R粘 ——喷混凝土计算黏结强度 喷混凝土计算黏结强度 ——危石弹性抗力系数 K ——危石弹性抗力系数 ——喷混凝土的弹性模量 E ——喷混凝土的弹性模量
5# 支护与围岩共同作用 下产生的变形曲线
T（时间）
四、水工隧洞中喷锚支护的几个问题
1、锚喷衬砌的承载能力 锚喷衬砌的厚度一般只有模浇衬砌的1/3～1/4。 锚喷衬砌的厚度一般只有模浇衬砌的1/3～1/4。 1/3 在隧洞进、出口等薄弱部位，担心开裂， 在隧洞进、出口等薄弱部位，担心开裂，内水外渗而 造成失稳。规范规定，这些部位仍用模浇混凝土。 造成失稳。规范规定，这些部位仍用模浇混凝土。 ２、糙率系数问题 锚喷糙率系数比模浇混凝土大的多 引水发电洞 水头损失（电能损失） 只作施工稳定围岩用， —水头损失（电能损失） 只作施工稳定围岩用， 泄水隧洞 ——易出现空蚀破坏 另外加模浇混凝土。 ——易出现空蚀破坏 另外加模浇混凝土。
３、抗冲刷能力问题 锚喷衬砌的厚度较薄、且表面粗糙， 锚喷衬砌的厚度较薄、且表面粗糙， 但规范仍规定v≤8m/s 但规范仍规定v≤8m/s
４、施工技术方法 重视开挖：光面爆破或预裂爆破——避免过大地对围岩 重视开挖：光面爆破或预裂爆破——避免过大地对围岩 —— 的扰动。最大限度保持围岩的稳定性， 的扰动。最大限度保持围岩的稳定性，减小洞壁表面的起伏 在此基础上喷锚支护，大大降低糙率（ 差，在此基础上喷锚支护，大大降低糙率（n）。
钢筋网之用。 缺点： 未反映支护的整体作用。 缺点：1、未反映支护的整体作用。 未反映应力场的调整。 ２、未反映应力场的调整。 分析危石困难。 ３、分析危石困难。
L1 ——外露长度（m），约为喷混凝土层的厚度，并可作为固定
计算方法： 计算方法： ※组合拱理论： 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 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。 缺点：不是M 作用的内力破坏，与实际有差异。
二、喷锚支护的工作原理及计算方法
原理： 原理： 岩体中开挖洞室后，破坏了原有岩层的平衡状态， 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。 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， 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 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， 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（ 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， ），如能及时进行支护 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。 发展，防止坍塌，保持围岩稳定。 要求： 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。 既有一定刚度，又有一定柔性。
※剪切破坏理论： 剪切破坏理论： 奥地利-赖伯塞佳“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。 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， 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。 合理，工程设计中大都采用类比法和进行某些粗略计算。
§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
一、喷锚支护的类型及适用条件
定义：喷锚支护是喷混凝土、 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。 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） （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， 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。 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： 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： 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 有压隧洞的低水头、
③悬吊理论（锚杆不拉断）（喷锚联合） 悬吊理论（锚杆不拉断）（喷锚联合） ）（喷锚联合 可能坠落的岩体重量= 可能坠落的岩体重量=锚杆承受的拉力
da 2 KS hB γ = π ( ) Ra 2
2
式中：
S——锚杆的间距（米） ——岩石容重 da ——锚杆的直径（cm） K ——安全系数，可用1.5。
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， 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， 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。 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） 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。 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。 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 喷混凝土+锚杆+ 对于软弱的不良地质岩层的喷锚支护中， 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。 以承受拉应力，提高喷混凝土层的强度，并减少温度裂缝。
（二）选定适宜的支护时间
稳定 围岩 所要 的支 护抗 力 围岩变形大则 作用在支护上 的压力愈小 3 2 4# 32 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。
Pi
PiA
A
∆rA
支护 抗力 最小 点
K
∆r 径向位移 ∆r
∆ro ∆rA
适宜 支护 时间
To TK
三、喷锚支护设计
（一）确定支护参数 围岩分五类： 围岩分五类： 稳定、基本稳定、稳定性差、不稳定、极不稳定。 稳定、基本稳定、稳定性差、不稳定、极不稳定。 国内： 喷锚厚度5 国内： 喷锚厚度5—20cm 直径：16— 直径：16—25mm 锚杆： 长度： 锚杆： 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 1.25m） 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。 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≥ 标号≥200# kg / cm 2 （0.5MPa） 喷混凝土力学指标： 抗拉强度≥ 喷混凝土力学指标 抗拉强度≥15 抗渗指标≥ 抗渗指标≥ S 8 黏结强度≥ 黏结强度≥5 kg / cm 2 （1.5MPa）