隧道新奥法施工的原理及常见施工方法
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除了对浅部(软化区)围岩的加固措施外，在矿山法开挖隧道时采用光 面爆破的目的是减轻爆破对围岩的震动，尽可能保持原始状态。
在稳定性差的围岩条件下，常采用预支护方法，在隧道开挖前围岩即得到 强化。浅部支护、光面爆破和预支护等措施都是工程施工中常用的技术手段， 其目的都是在施工时尽可能维持围岩的原始状态，保持原有强度，达到围岩 稳定。
新奥法提出保持围岩稳定的关键是充分发挥围岩的自承能力，这一提法是 从力学角度提出了保持围岩稳定的思路，揭示了决定围岩稳定性的主要因素 是围岩的自承能力。
从上述分析可见，围岩自承能力源于围岩强度，因此保持围岩原始状态， 即是保持原有围岩强度，这是发挥围岩自承能力的充分必要条件。
新奥法的发展
• 我国在二十世纪七十年代引入新奥法，得到迅速推广，取得了良好的技术 经济效果。无论在硬岩隧道还是在软岩(土)隧道中，应用新奥法都有不少 的成功实例，并积累了不少经验，制定了众多的“规程”或“标准”。在 软岩(土)隧道中采用新奥法，一开始就抓住了问题的关键，提出了既科学 又全面的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八 字诀，避免了国际隧道界围绕新奥法的激烈争论和有些国家照搬硬岩隧道 新奥法经验的弯路。
围岩稳定性是围岩强度与二次应力一对矛盾比较的结果。 如果围岩自身强度高于二次应力，围岩是能够稳定的，因此围岩的自 承能力大小取决于围岩强度的高低。 此处的围岩强度不是指围岩中岩石块体的强度，是包含了结构面分布 与性质、岩石块体(结构体)强度和工程因素等多方面影响的综合指标。隧 道工程中不支护而长期稳定的实例则证明了围岩的自承能力，西北窑洞即 是一个生动的例证。
新奥法的发展
如果围岩强度低于二次应力围岩发生破坏，破坏由表面向深处发展， 围岩内应力不断调整，破坏不断发展，在围岩内形成三个区，由围岩表面 向深部依次是塑性软化区、塑性强化区和弹性区。三个区的岩体处于不同 的变形阶段:
塑性软化区围岩处于峰值后变形阶段，即塑性软化变形阶段； 塑性强化区围岩处于峰值前的塑性变形阶段，即塑性强化阶段； 弹性区围岩处于弹性变形阶段。
• 但中国铁路、公路等隧道在应用新奥法施工中也发生了很多不应该发生的 安全事故。很多人对新奥法的理论和实践也都产生了迷茫和怀疑。新意法 进入中国就代表这样的一种思想潮流。
新奥法的发展
• 但是我国应用新奥法也存在发展不平衡的问题。实际上，软岩(土)中的新 奥法与硬岩中的新奥法是有原则区别的，需充分了解隧道开挖过程中地层 发生的变化，采取相应的加固方法和相应的支护措施，达到安全、经济的 目的，这才是新奥法的精神实质。世界各地有足够多的成功实例证明，只 要针对地层采用适当的施工方法，并采取正确的监测手段和实行严格的管 理和纪律，新奥法才是安全的、有效的、经济的。新奥法的理论基础是认 为围岩具有自承能力，分析围岩自承能力形成的力学机制对于正确选择设 计和施工方案有重要意义。
新奥法的发展
理论研究表明，塑性强化区和弹性区是围岩承载的主体，塑性软化区 是支护的对象。
围岩处于塑性软化变形阶段时，岩石已破碎，围压较低，围岩变形处于非 稳定状态，其承载力来源于破裂面的摩擦力。软化区的承载力具有双重作用， 一是有利于自身的稳定，但必须通过施加支护才能实现软化区围岩的稳定； 二是软化区对强化区围岩具有作用力，增大了强化区围压，提高围岩强度， 促进强化区围压进入稳定状态。
• 但我理解新奥法实际上属于一种发展观，一种隧道文化，而不 是方法论范畴。
新奥法的发展
围岩的自承能力来源于围岩自身强度
开挖前岩体处于三向原岩应力状态，隧道开挖后，在岩土体中形成新 的空间，导致隧道周边岩土体失去原有的支撑，径向应力降低。
围岩向隧道洞内移动，围岩相互挤压，切向应力升高，局部可能出现 拉应力，围岩应力状态趋于恶化。
因此软化区工作状态对强化区的承载力有重要影响。 强化区围压较软化区大，围岩结构面处于紧密挤压状态，围岩变形处于稳 定状态，是主要的承载区之一。强化区对弹性区围岩具有支撑作用，增大了 弹性区围压，提高了岩体屈服强度，促使弹性区的形成。弹性区围压高于软 化区、强化区，使得围岩处于弹性工作状态，岩体应力和变形关系服从胡克 定律，是主要承载区之一。
塑性软化区、强化区和弹性区Байду номын сангаас相互关联、相互影响、相互作用的 整体。塑性强化区和弹性区是承载的主体，但都位于围岩深处，一般不 能对其进行支护加固，而塑性软化区是支护的主要对象，通过对浅部(软 化区)围岩进行加固或支护，提高其强度，使其达到稳定。
浅部(软化区)围岩再对深处(强化区)围岩实施作用，实现深部围岩稳 定，并使其成为主要的承载区。
隧道新奥法施工的原理 及常见施工方法
新奥法的发展
• 新奥法的发展可谓历尽坎坷。1951～ 1953 年建成的伊泽雷阿尔斯电站的压力隧洞, 采用锚杆支护取得成功。径向设置 的锚杆与隧道的围岩及喷射混凝土一起形成了一个拱圈。 可以说, 锚喷支护的发展直接为新奥法理论奠定了基础。新 奥法自1958 年申请专利以来, 在奥地利、德国、日本、中国、 英国、美国、意大利、法国、瑞士、巴基斯坦、希腊、韩 国等国家得到了应用。应用的隧道类型有: 水工隧洞、公路 隧道、铁路隧道、地铁隧道以及几乎所有其它的地下工程。 新奥法开始在岩质较好的地层中应用, 后来随着经验的不断 丰富, 较差地层中也开始应用新奥法并获得成功。
新奥法的发展
• 目前, 新奥法原理已经成为世界各国隧道及地下工程中普遍遵循的原理。 伴随新奥法原理的推广应用, 其有关技术(如喷射混凝土技术、量测技术以 及隧道开挖技术等) 得到不断发展和完善,尤其以钢格栅代替传统的型钢支 撑, 使得新奥法应用范围扩大到较差围岩的领域。经过几十年的不断发展 和完善, 新奥法及其相关技术已经达到相当高的水平。但是, 近年来, 由于 将新奥法应用于难度越来越大的工程中, 其失败的工程案例有所增加,特别 是英国希思罗机场隧道和德国慕尼黑地铁隧道的塌方, 在国际上引起了对 新奥法使用界限以及新奥法原理正确性的大讨论。国外有些学者对新奥法 提出了质疑, 有的甚至完全否定了新奥法的存在价值。
在稳定性差的围岩条件下，常采用预支护方法，在隧道开挖前围岩即得到 强化。浅部支护、光面爆破和预支护等措施都是工程施工中常用的技术手段， 其目的都是在施工时尽可能维持围岩的原始状态，保持原有强度，达到围岩 稳定。
新奥法提出保持围岩稳定的关键是充分发挥围岩的自承能力，这一提法是 从力学角度提出了保持围岩稳定的思路，揭示了决定围岩稳定性的主要因素 是围岩的自承能力。
从上述分析可见，围岩自承能力源于围岩强度，因此保持围岩原始状态， 即是保持原有围岩强度，这是发挥围岩自承能力的充分必要条件。
新奥法的发展
• 我国在二十世纪七十年代引入新奥法，得到迅速推广，取得了良好的技术 经济效果。无论在硬岩隧道还是在软岩(土)隧道中，应用新奥法都有不少 的成功实例，并积累了不少经验，制定了众多的“规程”或“标准”。在 软岩(土)隧道中采用新奥法，一开始就抓住了问题的关键，提出了既科学 又全面的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八 字诀，避免了国际隧道界围绕新奥法的激烈争论和有些国家照搬硬岩隧道 新奥法经验的弯路。
围岩稳定性是围岩强度与二次应力一对矛盾比较的结果。 如果围岩自身强度高于二次应力，围岩是能够稳定的，因此围岩的自 承能力大小取决于围岩强度的高低。 此处的围岩强度不是指围岩中岩石块体的强度，是包含了结构面分布 与性质、岩石块体(结构体)强度和工程因素等多方面影响的综合指标。隧 道工程中不支护而长期稳定的实例则证明了围岩的自承能力，西北窑洞即 是一个生动的例证。
新奥法的发展
如果围岩强度低于二次应力围岩发生破坏，破坏由表面向深处发展， 围岩内应力不断调整，破坏不断发展，在围岩内形成三个区，由围岩表面 向深部依次是塑性软化区、塑性强化区和弹性区。三个区的岩体处于不同 的变形阶段:
塑性软化区围岩处于峰值后变形阶段，即塑性软化变形阶段； 塑性强化区围岩处于峰值前的塑性变形阶段，即塑性强化阶段； 弹性区围岩处于弹性变形阶段。
• 但中国铁路、公路等隧道在应用新奥法施工中也发生了很多不应该发生的 安全事故。很多人对新奥法的理论和实践也都产生了迷茫和怀疑。新意法 进入中国就代表这样的一种思想潮流。
新奥法的发展
• 但是我国应用新奥法也存在发展不平衡的问题。实际上，软岩(土)中的新 奥法与硬岩中的新奥法是有原则区别的，需充分了解隧道开挖过程中地层 发生的变化，采取相应的加固方法和相应的支护措施，达到安全、经济的 目的，这才是新奥法的精神实质。世界各地有足够多的成功实例证明，只 要针对地层采用适当的施工方法，并采取正确的监测手段和实行严格的管 理和纪律，新奥法才是安全的、有效的、经济的。新奥法的理论基础是认 为围岩具有自承能力，分析围岩自承能力形成的力学机制对于正确选择设 计和施工方案有重要意义。
新奥法的发展
理论研究表明，塑性强化区和弹性区是围岩承载的主体，塑性软化区 是支护的对象。
围岩处于塑性软化变形阶段时，岩石已破碎，围压较低，围岩变形处于非 稳定状态，其承载力来源于破裂面的摩擦力。软化区的承载力具有双重作用， 一是有利于自身的稳定，但必须通过施加支护才能实现软化区围岩的稳定； 二是软化区对强化区围岩具有作用力，增大了强化区围压，提高围岩强度， 促进强化区围压进入稳定状态。
• 但我理解新奥法实际上属于一种发展观，一种隧道文化，而不 是方法论范畴。
新奥法的发展
围岩的自承能力来源于围岩自身强度
开挖前岩体处于三向原岩应力状态，隧道开挖后，在岩土体中形成新 的空间，导致隧道周边岩土体失去原有的支撑，径向应力降低。
围岩向隧道洞内移动，围岩相互挤压，切向应力升高，局部可能出现 拉应力，围岩应力状态趋于恶化。
因此软化区工作状态对强化区的承载力有重要影响。 强化区围压较软化区大，围岩结构面处于紧密挤压状态，围岩变形处于稳 定状态，是主要的承载区之一。强化区对弹性区围岩具有支撑作用，增大了 弹性区围压，提高了岩体屈服强度，促使弹性区的形成。弹性区围压高于软 化区、强化区，使得围岩处于弹性工作状态，岩体应力和变形关系服从胡克 定律，是主要承载区之一。
塑性软化区、强化区和弹性区Байду номын сангаас相互关联、相互影响、相互作用的 整体。塑性强化区和弹性区是承载的主体，但都位于围岩深处，一般不 能对其进行支护加固，而塑性软化区是支护的主要对象，通过对浅部(软 化区)围岩进行加固或支护，提高其强度，使其达到稳定。
浅部(软化区)围岩再对深处(强化区)围岩实施作用，实现深部围岩稳 定，并使其成为主要的承载区。
隧道新奥法施工的原理 及常见施工方法
新奥法的发展
• 新奥法的发展可谓历尽坎坷。1951～ 1953 年建成的伊泽雷阿尔斯电站的压力隧洞, 采用锚杆支护取得成功。径向设置 的锚杆与隧道的围岩及喷射混凝土一起形成了一个拱圈。 可以说, 锚喷支护的发展直接为新奥法理论奠定了基础。新 奥法自1958 年申请专利以来, 在奥地利、德国、日本、中国、 英国、美国、意大利、法国、瑞士、巴基斯坦、希腊、韩 国等国家得到了应用。应用的隧道类型有: 水工隧洞、公路 隧道、铁路隧道、地铁隧道以及几乎所有其它的地下工程。 新奥法开始在岩质较好的地层中应用, 后来随着经验的不断 丰富, 较差地层中也开始应用新奥法并获得成功。
新奥法的发展
• 目前, 新奥法原理已经成为世界各国隧道及地下工程中普遍遵循的原理。 伴随新奥法原理的推广应用, 其有关技术(如喷射混凝土技术、量测技术以 及隧道开挖技术等) 得到不断发展和完善,尤其以钢格栅代替传统的型钢支 撑, 使得新奥法应用范围扩大到较差围岩的领域。经过几十年的不断发展 和完善, 新奥法及其相关技术已经达到相当高的水平。但是, 近年来, 由于 将新奥法应用于难度越来越大的工程中, 其失败的工程案例有所增加,特别 是英国希思罗机场隧道和德国慕尼黑地铁隧道的塌方, 在国际上引起了对 新奥法使用界限以及新奥法原理正确性的大讨论。国外有些学者对新奥法 提出了质疑, 有的甚至完全否定了新奥法的存在价值。