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§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
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一、喷锚支护的类型及适用条件

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。
(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,与
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:
施工期临时支护及导流隧洞等临时工程
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
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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,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,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)
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。
④喷混凝土+锚杆+钢筋网支护
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。
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二、喷锚支护的工作原理及计算方法
原理:
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。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,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(即自承作用),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。
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。
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R
弹性区
塑性区
洞室
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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。
块体间相互咬合
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)
式中:
——喷混凝土抗剪强度
——危石边长
——喷层厚度
K ——安全系数
G ——危石重量
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②按粘结破坏(撕开)(喷混凝土情况)
式中:
——喷混凝土计算黏结强度
——喷混凝土的弹性模量
K ——危石弹性抗力系数
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③悬吊理论(锚杆不拉断)(喷锚联合)
可能坠落的岩体重量=锚杆承受的拉力
式中:
S——锚杆的间距(米)
——锚杆的抗拉强度(
)
——岩石容重
——锚杆的直径(cm)
——松动圈的厚度(m)
K ——安全系数,。
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锚杆锚入稳定岩体的长度
锚杆总长度
——外露长度(m),约为喷混凝土层的厚度,并可作为固定
钢筋网之用。
)
——锚杆与沙浆间的黏结力(
光面钢筋36
螺旋钢筋72
缺点:1、未反映支护的整体作用。
2、未反映应力场的调整。
3、分析危石困难。
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计算方法:
※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、Q、T
缺点:不是M、Q、T作用的内力破坏,与实际有差异。
※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。
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。
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三、喷锚支护设计
(一)确定支护参数
围岩分五类:
稳定、基本稳定、稳定性差、不稳定、极不稳定。
国内: 喷锚厚度5—20cm
锚杆:
直径:16—25mm
长度: 2—4m
间距:不大于锚杆长度的