7 锚喷支护结构的设计与施工
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锚杆的整体加固作用可使围岩体的承载能力 增加50%。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构
（三）整体加固作用
砂浆锚杆的承载力为：
p sD L 1(csttgs) （9-5）
式中 c s — Hale Waihona Puke Baidu浆与岩石的粘结力
t — 岩体内的切向力 s — 砂浆与岩石的摩擦角
径向应力 r P0(1R r22)RR r22
（9-9）
切向应力 P0(1R r22)RR r22
r — 弹性区中任一点的半径；
R — 弹塑性区的交界面至中心的半径;
R — 弹性区的内部压力； P 0 — 弹性区的外部压力；
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的三个基本点：
1. 围岩是隧道稳定的基本部分。第一次支 护 是为了与围岩共同形成能自身稳定的 “承载圈”。（为维护围岩的强度，应尽 量采用控 制爆破或无爆破开挖及大断面及 全断面掘进）
锚杆单位长度上的承载力
ps L1
与
t
的合力
能阻止围岩位移的发展，在锚杆间的围岩中产生
压缩及成拱作用，从而提高为岩体强度。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
二、喷混凝土支护结构 喷混凝土支护结构通过两个方面起支护作用
1 ）局部稳定原理 喷射砼能及时封闭岩层表面的节理、裂隙，提
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的三个基本点：
2. 第一次支护衬砌要薄而具有柔性并与围 岩密贴，使因弯矩而破坏的可能性达到 最小。（当需要增加支护强度时，宜用 锚杆、钢筋网等加固，而不宜大幅增加 喷层厚度。）
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
以“摩尔— 库仑” 准则 作为塑性判据。在
围岩体中，当围岩中的应力状态的应力圆同摩尔
的滑动包络线相切时，（见 图9-7），岩体进入
塑性状态。
τ
摩尔滑动包络线
将隧道周围岩体和各种支护结构作为一个 完整支护体系的支护理论和方法，称为新 奥法。（简写为NATM—New Austraian Tunnelling Method)
新奥法是奥地利的一位学者于1948 年提出的。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
新奥法要点是：
围岩和支护视为同一的承载体系，岩体为主要 承载单元； ➢ 允许围岩产生局部松弛，也允许支护结构有限 制的变形； ➢ 通过试验量测决定岩体和支护结构的承载—变 形—时间特性； ➢ 按“预计”的局部应力松弛选择开挖方法和支护 构； ➢ 在施工中，通过对支护的量测、监视、修改设 计，决定支护措施或第二次衬砌。
一、锚杆支护结构 （三）整体加固作用
通过有规律的布置锚杆群，将隧道四周一定 深度的围岩进行挤压、粘结加固，形成一个承载 环。见p160 图9-4 所示。
图9-4 锚杆的加固作用
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （三）整体加固作用
由图可知，在锚杆预应力的作用下，每根锚 杆周围的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区， 形成厚度为 t 的均匀压缩带，压缩带的岩体处于 三向受压状态，使岩体的强度大大提高，从而形 成：“承载环”。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
假定： ① 围岩为均质的各向同性的连续弹塑性体，岩
体在塑性变形、剪切破坏的极限平衡中仍表 现有剩余强度 ② 隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数 为1 ③ 隧道形状为圆形 ④ 隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体 中的孔洞问题
待第一次衬砌基本稳定后，再加做模注砼“二 次衬砌”，这时，原来的临时支护（锚喷支护） 成为永久衬砌的一个组成部分。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念 二次衬砌基本上是不承载或承载很小，其作 用主要是为了隧道的安全、耐久、防水和饰面 的需要。
锚杆的作用：可将一定厚度的岩层，尤其是成
层的岩层组合在一起，形成组合拱或组合梁， 从而阻止岩层的滑移和坍塌。
“岩石梁”或“岩石拱”的整体作用，使 其抗弯、抗剪能力大大加强。
如下图9-3、图9-5所示
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （二）锚杆的组合作用
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
1）新奥法修建隧道的基本概念 ➢ 锚喷联合支护是锚杆支护和喷砼支护作用原理的 有机组合。 ➢ 围岩条件好时（Ⅳ类以上围岩），喷砼为主要支 护手段，锚杆加固为辅。 ➢ 围岩条件差时，以锚杆（尤其是预应力锚杆）为 主要岩体加固手段，并与喷砼、钢筋网喷砼或加钢 拱的钢筋网喷砼配合使用。
φC
0 σ3 σC
x
σ1
图9-7 摩尔-库仑准则
摩尔应力圆
σ
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念 当隧道周边的围岩应力超过弹性强度 极限时，从隧道周边到岩体深处某一范围 内将出现塑性变形区，塑性区半径为 R ,在 塑性区以外，为弹性变形区，如 p163 图 98 所示。根据弹塑性理论，塑性区中任一 点的应力值为：
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （一）联接作用
1 锚杆承载力的计算 块体岩石坠落时，锚 杆受到拉力Ｎ及剪力Ｑ
的作用，设锚杆与铅垂线的夹角为 1 ，与地质
结构面的夹角为ξ，则根据静力平衡原理：
如下图(P158)９-２ 所示：
Q
G
sin1 sin(180 )
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构
（一）联接作用
1 锚杆承载力的计算
则有：
剪力 拉力
Q G sin1 sin
NGsin( 1） sin
（9-1）
kN (d )2
Rg
2
Rg—锚杆抗拉强度 k—设计安全系数，可取 2
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
二、喷混凝土支护结构 2）整体稳定原理 喷射砼层与围岩体表面紧密粘结、咬合， 使洞室表面岩体形成平顺整体，依靠结合面 处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体组成 “组合结构”或“整体结构物”共同工作。 整体稳定支护结构分析将在锚喷联合支 护中介绍。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
锚喷支护的优点： 能及时支护和加固围岩，封闭岩体的裂 隙，加固围岩结构面，从而提高岩体的自 身强度和自承能力； 锚喷支护结构柔性好，能与围岩共同变 形，构成一个共同承载体
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
新奥法概念： 对隧道围岩进行支护设计和施工时，
7 锚喷支护结构的设计与施工
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
喷砼： 是利用高压空气，将掺有速凝剂的砼混合 料通过砼喷射机与高压水混合，喷射到岩体 面迅速凝结而成。
锚喷支护：
是喷射砼、锚杆、钢筋网喷射砼等结构组合起 来的支护形式。
张挂金属网，可以提高喷射砼支护层的抗拉能 力、抗裂性及抗震性。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的施工过程：
将隧道全断面一次掘出，在开挖洞室时，对围岩的位移 和变形进行连续观测，并及时地锚喷作为第一次衬砌（临时 支护），来控制围岩应力和变形; 喷层凝结后即连续对支护喷层的变形进行监测，并在临 时支护的基础上逐步增加支护措施（喷层加厚或增设锚杆、 钢筋网等）;
一、锚杆支护结构
（一）联接作用 2 锚杆所需锚固长度
因此锚固长度：
L1
d 2Rg 4kD
（9-3）
式中 d，D — 分别为锚杆钢筋直径及锚杆钻孔 直径
Rg， — 分别为锚杆抗拉强度及砂浆与岩 孔面的抗剪强度
k — 安全系数，可取 3～5
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
施工时应注意两点：
1）应垂直岩层布置锚杆； 2）可对锚杆施加预应力，以提高其 支护能 力。
喷砼的作用： 封闭及支护锚杆之间的表层岩体，
防止局部坍塌，并提高组合结构内表层强度。 因此，锚喷支护中，锚杆的组合作用是主要
的，喷射砼的作用是辅助的。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
高裂隙间的粘结力和抗剪强度，减少应力集中现象， 防止岩层表面风化、剥落、掉块及坍塌的发生。
坍塌的发生，往往是由其中的一块危石的掉落 而引发的。喷砼只要支护住最先掉落的危石，封闭
附近的岩体，洞室就能稳定。危石坠落主要由冲切 破坏及撕开作用 两种作用引起的。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
新奥法在施工过程中应采用光面爆破、大面 积开挖、或采用隧道掘进机开挖。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
1）新奥法修建隧道的基本概念 新奥法中，围岩与锚喷支护、模注二次
衬砌结合在一起，从根本上改善了支护结构 的静力工作条件。第一次锚喷支护在与围岩 的共同变形中共同承受形变压力（而不是塌 方荷载），使围岩自身成为“承载结构”的 一个主要组成部分，将围岩和支护结构组成 一个统一的结构工作体系。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
径向应力 切向应力
r(P iCctg)(rr)1 2 ssiin n C ctg
(P i C c tg)(r r)1 2 s s iin n (1 1 s siin n) C c tg
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的三个基本点：
3. 设计施工中，要正确估计围岩特性及其 随时间的变化，据此选择最合宜的支护 措施和支护时间。（必要时，应进行试 验及量测，以确定围岩分类、自稳时间、 位移变化速率等参数。
一、锚杆支护结构 （一）联接作用
2 锚杆所需锚固长度 锚杆总长为 Lm：
Lm= L1+L2+L3
式中：L1— 锚杆锚固深度 L2— 危石或不稳定岩层厚度 L3— 锚杆外露长度，略小于喷射混凝土 厚度
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （二）锚杆的组合作用
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构
（一）联接作用
1 锚杆承载力的计算
则 锚杆直径：
kN d 2
Rg
（9-2）
2 锚杆所需锚固长度
根据：
钻孔内表面与砂浆的锚固力≥锚杆的拉力，
并考虑一安全系数 则 k：DL1(d2)2Rg
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
二、喷混凝土支护结构
1 ）局部稳定原理 ➢ 按冲切破坏，喷砼的厚度为： h kG R Lu ➢ 按撕开作用，喷砼的厚度为
h kG R Luu
G — 危石重量
k — 安全系数，取3～5
u — 危石底边周长
R L —喷砼计算抗剪强度
R L u —喷层与岩石间粘结强度
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
（9-8）
P i — 支护对围岩的支护力; r — 隧道开挖半径；
r — 塑性区中任一点到洞室中心的径向距离
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
而根据弹性理论的推导，弹性区中任一点的应力为：
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构
（三）整体加固作用
砂浆锚杆的承载力为：
p sD L 1(csttgs) （9-5）
式中 c s — Hale Waihona Puke Baidu浆与岩石的粘结力
t — 岩体内的切向力 s — 砂浆与岩石的摩擦角
径向应力 r P0(1R r22)RR r22
（9-9）
切向应力 P0(1R r22)RR r22
r — 弹性区中任一点的半径；
R — 弹塑性区的交界面至中心的半径;
R — 弹性区的内部压力； P 0 — 弹性区的外部压力；
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的三个基本点：
1. 围岩是隧道稳定的基本部分。第一次支 护 是为了与围岩共同形成能自身稳定的 “承载圈”。（为维护围岩的强度，应尽 量采用控 制爆破或无爆破开挖及大断面及 全断面掘进）
锚杆单位长度上的承载力
ps L1
与
t
的合力
能阻止围岩位移的发展，在锚杆间的围岩中产生
压缩及成拱作用，从而提高为岩体强度。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
二、喷混凝土支护结构 喷混凝土支护结构通过两个方面起支护作用
1 ）局部稳定原理 喷射砼能及时封闭岩层表面的节理、裂隙，提
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的三个基本点：
2. 第一次支护衬砌要薄而具有柔性并与围 岩密贴，使因弯矩而破坏的可能性达到 最小。（当需要增加支护强度时，宜用 锚杆、钢筋网等加固，而不宜大幅增加 喷层厚度。）
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
以“摩尔— 库仑” 准则 作为塑性判据。在
围岩体中，当围岩中的应力状态的应力圆同摩尔
的滑动包络线相切时，（见 图9-7），岩体进入
塑性状态。
τ
摩尔滑动包络线
将隧道周围岩体和各种支护结构作为一个 完整支护体系的支护理论和方法，称为新 奥法。（简写为NATM—New Austraian Tunnelling Method)
新奥法是奥地利的一位学者于1948 年提出的。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
新奥法要点是：
围岩和支护视为同一的承载体系，岩体为主要 承载单元； ➢ 允许围岩产生局部松弛，也允许支护结构有限 制的变形； ➢ 通过试验量测决定岩体和支护结构的承载—变 形—时间特性； ➢ 按“预计”的局部应力松弛选择开挖方法和支护 构； ➢ 在施工中，通过对支护的量测、监视、修改设 计，决定支护措施或第二次衬砌。
一、锚杆支护结构 （三）整体加固作用
通过有规律的布置锚杆群，将隧道四周一定 深度的围岩进行挤压、粘结加固，形成一个承载 环。见p160 图9-4 所示。
图9-4 锚杆的加固作用
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （三）整体加固作用
由图可知，在锚杆预应力的作用下，每根锚 杆周围的岩体形成一个两头带圆锥的筒状压缩区， 形成厚度为 t 的均匀压缩带，压缩带的岩体处于 三向受压状态，使岩体的强度大大提高，从而形 成：“承载环”。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
假定： ① 围岩为均质的各向同性的连续弹塑性体，岩
体在塑性变形、剪切破坏的极限平衡中仍表 现有剩余强度 ② 隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数 为1 ③ 隧道形状为圆形 ④ 隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体 中的孔洞问题
待第一次衬砌基本稳定后，再加做模注砼“二 次衬砌”，这时，原来的临时支护（锚喷支护） 成为永久衬砌的一个组成部分。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念 二次衬砌基本上是不承载或承载很小，其作 用主要是为了隧道的安全、耐久、防水和饰面 的需要。
锚杆的作用：可将一定厚度的岩层，尤其是成
层的岩层组合在一起，形成组合拱或组合梁， 从而阻止岩层的滑移和坍塌。
“岩石梁”或“岩石拱”的整体作用，使 其抗弯、抗剪能力大大加强。
如下图9-3、图9-5所示
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （二）锚杆的组合作用
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
1）新奥法修建隧道的基本概念 ➢ 锚喷联合支护是锚杆支护和喷砼支护作用原理的 有机组合。 ➢ 围岩条件好时（Ⅳ类以上围岩），喷砼为主要支 护手段，锚杆加固为辅。 ➢ 围岩条件差时，以锚杆（尤其是预应力锚杆）为 主要岩体加固手段，并与喷砼、钢筋网喷砼或加钢 拱的钢筋网喷砼配合使用。
φC
0 σ3 σC
x
σ1
图9-7 摩尔-库仑准则
摩尔应力圆
σ
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念 当隧道周边的围岩应力超过弹性强度 极限时，从隧道周边到岩体深处某一范围 内将出现塑性变形区，塑性区半径为 R ,在 塑性区以外，为弹性变形区，如 p163 图 98 所示。根据弹塑性理论，塑性区中任一 点的应力值为：
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （一）联接作用
1 锚杆承载力的计算 块体岩石坠落时，锚 杆受到拉力Ｎ及剪力Ｑ
的作用，设锚杆与铅垂线的夹角为 1 ，与地质
结构面的夹角为ξ，则根据静力平衡原理：
如下图(P158)９-２ 所示：
Q
G
sin1 sin(180 )
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构
（一）联接作用
1 锚杆承载力的计算
则有：
剪力 拉力
Q G sin1 sin
NGsin( 1） sin
（9-1）
kN (d )2
Rg
2
Rg—锚杆抗拉强度 k—设计安全系数，可取 2
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
二、喷混凝土支护结构 2）整体稳定原理 喷射砼层与围岩体表面紧密粘结、咬合， 使洞室表面岩体形成平顺整体，依靠结合面 处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体组成 “组合结构”或“整体结构物”共同工作。 整体稳定支护结构分析将在锚喷联合支 护中介绍。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
锚喷支护的优点： 能及时支护和加固围岩，封闭岩体的裂 隙，加固围岩结构面，从而提高岩体的自 身强度和自承能力； 锚喷支护结构柔性好，能与围岩共同变 形，构成一个共同承载体
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
新奥法概念： 对隧道围岩进行支护设计和施工时，
7 锚喷支护结构的设计与施工
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.1 锚喷支护的概况
喷砼： 是利用高压空气，将掺有速凝剂的砼混合 料通过砼喷射机与高压水混合，喷射到岩体 面迅速凝结而成。
锚喷支护：
是喷射砼、锚杆、钢筋网喷射砼等结构组合起 来的支护形式。
张挂金属网，可以提高喷射砼支护层的抗拉能 力、抗裂性及抗震性。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的施工过程：
将隧道全断面一次掘出，在开挖洞室时，对围岩的位移 和变形进行连续观测，并及时地锚喷作为第一次衬砌（临时 支护），来控制围岩应力和变形; 喷层凝结后即连续对支护喷层的变形进行监测，并在临 时支护的基础上逐步增加支护措施（喷层加厚或增设锚杆、 钢筋网等）;
一、锚杆支护结构
（一）联接作用 2 锚杆所需锚固长度
因此锚固长度：
L1
d 2Rg 4kD
（9-3）
式中 d，D — 分别为锚杆钢筋直径及锚杆钻孔 直径
Rg， — 分别为锚杆抗拉强度及砂浆与岩 孔面的抗剪强度
k — 安全系数，可取 3～5
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
施工时应注意两点：
1）应垂直岩层布置锚杆； 2）可对锚杆施加预应力，以提高其 支护能 力。
喷砼的作用： 封闭及支护锚杆之间的表层岩体，
防止局部坍塌，并提高组合结构内表层强度。 因此，锚喷支护中，锚杆的组合作用是主要
的，喷射砼的作用是辅助的。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
高裂隙间的粘结力和抗剪强度，减少应力集中现象， 防止岩层表面风化、剥落、掉块及坍塌的发生。
坍塌的发生，往往是由其中的一块危石的掉落 而引发的。喷砼只要支护住最先掉落的危石，封闭
附近的岩体，洞室就能稳定。危石坠落主要由冲切 破坏及撕开作用 两种作用引起的。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
新奥法在施工过程中应采用光面爆破、大面 积开挖、或采用隧道掘进机开挖。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
1）新奥法修建隧道的基本概念 新奥法中，围岩与锚喷支护、模注二次
衬砌结合在一起，从根本上改善了支护结构 的静力工作条件。第一次锚喷支护在与围岩 的共同变形中共同承受形变压力（而不是塌 方荷载），使围岩自身成为“承载结构”的 一个主要组成部分，将围岩和支护结构组成 一个统一的结构工作体系。
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
径向应力 切向应力
r(P iCctg)(rr)1 2 ssiin n C ctg
(P i C c tg)(r r)1 2 s s iin n (1 1 s siin n) C c tg
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用 1）新奥法修建隧道的基本概念
新奥法的三个基本点：
3. 设计施工中，要正确估计围岩特性及其 随时间的变化，据此选择最合宜的支护 措施和支护时间。（必要时，应进行试 验及量测，以确定围岩分类、自稳时间、 位移变化速率等参数。
一、锚杆支护结构 （一）联接作用
2 锚杆所需锚固长度 锚杆总长为 Lm：
Lm= L1+L2+L3
式中：L1— 锚杆锚固深度 L2— 危石或不稳定岩层厚度 L3— 锚杆外露长度，略小于喷射混凝土 厚度
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构 （二）锚杆的组合作用
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
一、锚杆支护结构
（一）联接作用
1 锚杆承载力的计算
则 锚杆直径：
kN d 2
Rg
（9-2）
2 锚杆所需锚固长度
根据：
钻孔内表面与砂浆的锚固力≥锚杆的拉力，
并考虑一安全系数 则 k：DL1(d2)2Rg
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
二、喷混凝土支护结构
1 ）局部稳定原理 ➢ 按冲切破坏，喷砼的厚度为： h kG R Lu ➢ 按撕开作用，喷砼的厚度为
h kG R Luu
G — 危石重量
k — 安全系数，取3～5
u — 危石底边周长
R L —喷砼计算抗剪强度
R L u —喷层与岩石间粘结强度
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
（9-8）
P i — 支护对围岩的支护力; r — 隧道开挖半径；
r — 塑性区中任一点到洞室中心的径向距离
第九章 锚喷支护结构的设计与施工
§9.2 锚喷支护的受力分析和结构计算
三、新奥法中锚喷联合支护的应用
2）新奥法中支护与围岩共同作用原理的力学概念
而根据弹性理论的推导，弹性区中任一点的应力为：