10、喷锚结构

10、喷锚结构 、
10.1、概述 、 10.2、围岩分级 、 10.3、喷锚支护设计 、 10.4、施工信息反馈 、 10.5、围岩稳定性的分析 、
10、喷锚结构 、
10.1、概述 、
喷锚支护是由喷射混凝土、锚杆、 喷锚支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网组成的喷锚联合支护或喷锚网 联合支护，既可以用于加固局部岩体而作为临时支护，也可以作为永久支护。 联合支护，既可以用于加固局部岩体而作为临时支护，也可以作为永久支护。 喷锚支护具有施工及时、与围岩密贴和共同变形等特点， 喷锚支护具有施工及时、与围岩密贴和共同变形等特点，主要作用是加 固围岩。在围岩变形破坏以前，喷锚支护与围岩构成共同作用体系， 固围岩。在围岩变形破坏以前，喷锚支护与围岩构成共同作用体系，以充分 利用了围岩的强度和自稳能力，使围岩、 利用了围岩的强度和自稳能力，使围岩、锚杆和喷射混凝土三者共同承受围 岩的形变压力，即将围岩既作为荷载又视为结构的组成部分。 岩的形变压力，即将围岩既作为荷载又视为结构的组成部分。 喷锚结构的设计根据国家规范的规定，主要采用工程类比法， 喷锚结构的设计根据国家规范的规定，主要采用工程类比法，必要时 辅以监控量测法和理论验算法， 辅以监控量测法和理论验算法，工程类设计法通常有直接类比法和间接类比 直接对比法一般考虑围岩的岩体强度、岩体完整性、地下水的影响程度、 法。直接对比法一般考虑围岩的岩体强度、岩体完整性、地下水的影响程度、 工程的形状与尺寸、施工方法及使用要求等方面因素， 工程的形状与尺寸、施工方法及使用要求等方面因素，将拟设计的工程与上 述条件基本相同的已建工程进行对比，由此确定喷锚结构的类型和参数。 述条件基本相同的已建工程进行对比，由此确定喷锚结构的类型和参数。间 接类比法一般是根据现行喷锚支护技术规范， 接类比法一般是根据现行喷锚支护技术规范，按其围岩类别表及喷锚支护设 计参数确定拟建工程的喷锚支护类型与参数。 计参数确定拟建工程的喷锚支护类型与参数。其中喷锚支护参数既包括支护 类型、支护数量和尺寸，又包括工程开挖程序、方法及施作时间等。 类型、支护数量和尺寸，又包括工程开挖程序、方法及施作时间等。
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10.2、围岩分级 、
二、围岩分级方法 ）、定性与定量多因素指标相组合分级法 三）、定性与定量多因素指标相组合分级法 该法是目前国内外应用最广的一种分级方法， 该法是目前国内外应用最广的一种分级方法，能够综合考虑上述多种 因素，较适合目前的技术状况。典型的代表有早期的太沙基分级法、 因素，较适合目前的技术状况。典型的代表有早期的太沙基分级法、我国铁 路隧道的围岩分级方法及目前我国国家标准《锚杆喷射混凝土技术规范》 路隧道的围岩分级方法及目前我国国家标准《锚杆喷射混凝土技术规范》的 分级方法等。 分级方法等。 ）、组合指标函数法 四）、组合指标函数法 该法认为岩体的稳定性可概化为多种因素参数的函数， 该法认为岩体的稳定性可概化为多种因素参数的函数，然后将这些参数 按一定函数关系式进行组合，从而得到一个组合指标， 按一定函数关系式进行组合，从而得到一个组合指标，并以此作为围岩分级 的依据。函数的组合方法通常有乘积法和和差法（记分法）两种。 的依据。函数的组合方法通常有乘积法和和差法（记分法）两种。组合指标 函数能够全面地考虑多个因素，而且最终获得一个定量指标，便于应用。 函数能够全面地考虑多个因素，而且最终获得一个定量指标，便于应用。因 此从理论上讲是较先进的，也是今后发展的方向，但目前还不成熟。 此从理论上讲是较先进的，也是今后发展的方向，但目前还不成熟。应用该 法的分级代表有巴顿的岩体质量Q分级 分级、 法的分级代表有巴顿的岩体质量 分级、中国科学院地质研究所谷德振岩体 质量系数分级等。 质量系数分级等。 中华人民共和国交通部发布的《公路隧道设计规范》 中华人民共和国交通部发布的《公路隧道设计规范》（2004）的分级 ） 基本执行《工程岩体分级标准》 基本执行《工程岩体分级标准》（GB 50218）的方法和思路，主要基于以 ）的方法和思路， 下考虑： 下考虑：
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10.2、围岩分级 、
一、围岩分级依据
围岩分级是工程类比设计的重要依据， 围岩分级是工程类比设计的重要依据，主要目的是便于运用工程类比法 获得地下工程喷锚支护设计参数。影响围岩稳定的因素是多方面的， 获得地下工程喷锚支护设计参数。影响围岩稳定的因素是多方面的，要在围 岩分级中全面地反映所有因素的影响是困难的，同时也是不现实， 岩分级中全面地反映所有因素的影响是困难的，同时也是不现实，因此在围 岩分级中重要考虑下述几个分级指标： 岩分级中重要考虑下述几个分级指标： 一）、岩体的结构特征及其完整性 ）、岩体的结构特征及其完整性 岩体的结构特征及其完整性是指围岩被各种结构面切割的破碎程度及其 组合状态，通常取决于岩体结构类型、地质构造影响与结构面发育情况。 组合状态，通常取决于岩体结构类型、地质构造影响与结构面发育情况。 二）岩体的物理力学性质 岩体的物理力学性质是决定岩体稳定状态的最主要因素， 岩体的物理力学性质是决定岩体稳定状态的最主要因素，即围岩的岩石 强度、物理特性、水理性质等。 强度、物理特性、水理性质等。在围岩分级中主要是岩石单轴饱和极限强度 作为软、 较有意义。通常以R 作为软 硬岩的分界指标， 较有意义。通常以 b=30Mpa作为软、硬岩的分界指标，而Rb＜5Mpa 的岩 体属于半岩质，或略具有结构强度的土体。 （土）体属于半岩质，或略具有结构强度的土体。
二）多因素综合指标分级法
这种分级方法主要以一定勘测手段， 这种分级方法主要以一定勘测手段，或对开挖后围岩状态进行测试所获得的资 料为指标的分级方法。该方法的指标虽是单一的，但反映的因素却是综合的。 料为指标的分级方法。该方法的指标虽是单一的，但反映的因素却是综合的。围岩 的弹性波速度是反映岩性和岩体完整性的综合指标，既可反映岩石的软硬， 的弹性波速度是反映岩性和岩体完整性的综合指标，既可反映岩石的软硬，又可表 达岩体的破碎程度，在国内外应用较多， 达岩体的破碎程度，在国内外应用较多，尤其是采用以声波指标作为围岩分级的依 据，但声波波速不能反映结构面产状与洞轴线关系以及结构面与临空面的不利组合 等。
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10.2、围岩分级 、
一、围岩分级依据 三）、地下水的影响 ）、地下水的影响 地下水对围岩稳定有很大的影响，是造成围岩失稳的重要原因之一。 地下水对围岩稳定有很大的影响，是造成围岩失稳的重要原因之一。因 此在围岩分级中通常采取“遇水降级”的经验处理方法，即视围岩性质、 此在围岩分级中通常采取“遇水降级”的经验处理方法，即视围岩性质、地 下水性态、流通条件等，将围岩级别适当降级。但对于较好的围岩， 下水性态、流通条件等，将围岩级别适当降级。但对于较好的围岩，因水的 影响小，一般情况下不做降级处理。 影响小，一般情况下不做降级处理。 ）、原岩应力的影响 四）、原岩应力的影响 地下工程通常在应力岩体中修筑， 地下工程通常在应力岩体中修筑，在埋深和构造应力不大的坚硬岩体 中开挖洞室，原岩应力不会有明显影响，但在高地应力地区，原岩应力的影 中开挖洞室，原岩应力不会有明显影响，但在高地应力地区， 响较大，因此岩体的初始应力场常常成为判断围岩级别的依据。 响较大，因此岩体的初始应力场常常成为判断围岩级别的依据。在围岩分级 应当考虑初始应力场的影响。 中，应当考虑初始应力场的影响。 在围岩分级中，除了上述定性和定量指标外，还有一些综合指标， 在围岩分级中，除了上述定性和定量指标外，还有一些综合指标，它同 时能反映多种因素，例如RQD指标、声波纵波速度、围岩自稳时间及变形 指标、 时能反映多种因素，例如 指标 声波纵波速度、 量等。尤其是应用较广的声波纵波速度能较好综合反映岩体完整性和强度， 量等。尤其是应用较广的声波纵波速度能较好综合反映岩体完整性和强度， 而且测试简易、快速， 而且测试简易、快速，国内外多个围岩分级中都采用了这一指标与其他因素 相结合进行分级。 相结合进行分级。
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10.2、围岩分级 、
二、围岩分级方法 ）、组合指标函数法 四）、组合指标函数法
中华人民共和国交通部发布的《公路隧道设计规范》 中华人民共和国交通部发布的《公路隧道设计规范》（2004）的分级基本执行 ） 工程岩体分级标准》 《工程岩体分级标准》（GB 50218）的方法和思路，主要基于以下考虑： ）的方法和思路，主要基于以下考虑： 1）《工程岩体分级标准》是由我国水利水电部门会同铁道部、冶金部、建设部 ） 工程岩体分级标准》是由我国水利水电部门会同铁道部、冶金部、 和总参的有关单位共同修订的，该标准为国家基础标准之一，属强制性国家标准。 和总参的有关单位共同修订的，该标准为国家基础标准之一，属强制性国家标准。 2）《工程岩体分级标准》是在国内外特别是国内多个部门成果的基础上提出的， ） 工程岩体分级标准》是在国内外特别是国内多个部门成果的基础上提出的， 是一个各行都能适用的分级标准，对统一我国的工程岩体（围岩） 是一个各行都能适用的分级标准，对统一我国的工程岩体（围岩）分级方法和标准 有利。 有利。 3）《工程岩体分级标准》的围岩分级采用定性和定量相结合的方法，将岩石坚 ） 工程岩体分级标准》的围岩分级采用定性和定量相结合的方法， 硬程度、岩体完整程度两大基本因素和地下水、结构面产状、 硬程度、岩体完整程度两大基本因素和地下水、结构面产状、初始地应力状况作为 修正因素，这些分级方法和规定是总结我国大多数围岩分级提出的， 修正因素，这些分级方法和规定是总结我国大多数围岩分级提出的，已得到了大部 分同行的认可。定性和定量相结合，可提高分级的准确性。 分同行的认可。定性和定量相结合，可提高分级的准确性。 4）可以减少采用定性分级造成的误差。 ）可以减少采用定性分级造成的误差。 公路隧道围岩分级表是根据《工程岩体分级标准》作若干修正后提出的。 公路隧道围岩分级表是根据《工程岩体分级标准》作若干修正后提出的。
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10.2、围岩分级 、
二、围岩分级方法
围岩分级方法根据所考虑因素的多少及分级指标的不同可分为如下几种： 围岩分级方法根据所考虑因素的多少及分级指标的不同可分为如下几种：
一）、单因素岩石力学指标分级法 ）、单因素岩石力学指标分级法
地下工程的发展初期，人们对岩体的工程地质和水文地质条件认识不足， 地下工程的发展初期，人们对岩体的工程地质和水文地质条件认识不足，因此 当时围岩分级多以岩石强度指标作为分级的依据， 当时围岩分级多以岩石强度指标作为分级的依据，有的还以岩石的其他力学指标为 分级依据，如弹性模量等。这种单一因素的分级方法不能全面反映围岩的稳定性， 分级依据，如弹性模量等。这种单一因素的分级方法不能全面反映围岩的稳定性， 以前在我国应用很广，但目前应用较少。普氏分级是这种分级法的代表之一。 以前在我国应用很广，但目前应用较少。普氏分级是这种分级法的代表之一。
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10.2、围岩分级 、
三、围岩分级表 采用定性和定量多因素指标相结合的分级方法，在《工程岩体分级标 采用定性和定量多因素指标相结合的分级方法， 基础上，根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征。 准》基础上，根据调查、勘探、试验等资料、岩石隧道的围岩定性特征。围 岩基本质量指标（ ）或修正的围岩质量质量〔 〕 岩基本质量指标（BQ）或修正的围岩质量质量〔BQ〕值、土体隧道中的土 体类型、密实状态等定性特征，确定围岩分级表见表15-1。 体类型、密实状态等定性特征，确定围岩分级表见表 。 一般认为，服务于工程设计的围岩分级是按其稳定性分级的。实际上， 一般认为，服务于工程设计的围岩分级是按其稳定性分级的。实际上， 围岩的稳定性不仅取决于自然的地质因素，而且还与工程规模、 围岩的稳定性不仅取决于自然的地质因素，而且还与工程规模、洞室形状及 施工条件等人为因素有关， 施工条件等人为因素有关，因此目前这种根据地质因素划分围岩级别的方法 实际上是岩体质量分级，它仅与岩体质量有关，而与工程状况和施工状况无 实际上是岩体质量分级，它仅与岩体质量有关， 严格来说，目前的围岩分级也不完全等同于岩体质量分级， 关。严格来说，目前的围岩分级也不完全等同于岩体质量分级，例如分级中 考虑的岩体结构特征既与自然条件有关，也与人为条件有关， 考虑的岩体结构特征既与自然条件有关，也与人为条件有关，但没有包含工 程因素和施工因素在内。 程因素和施工因素在内。