地下洞室支護(hù)理論初探

徐 升

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 地下洞室支護(hù)理論

支護(hù)理論的發(fā)展大致分為三個(gè)階段,即古典壓力理論階段、散體壓力理論階段和現(xiàn)代支護(hù)理論階段。

(1)古典壓力理論階段。

20世紀(jì) 20年代以前主要是古典壓力理論階段。這類理論認(rèn)為:作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力是其上覆巖層的重量 γ H(γ為巖層容重,H為埋深),可以作為其代表的有海姆、朗肯和金尼克理論。其不同之處在于:他們對(duì)地層水平壓力的側(cè)壓系數(shù)有不同的理解。海姆認(rèn)為:側(cè)壓系數(shù)為 1;朗肯根據(jù)松散體理論認(rèn)為是尼克根據(jù)彈性理論認(rèn)為是為巖體的泊松比;ψ為巖體的內(nèi)摩擦角)。

多年的理論研究和實(shí)踐證明,這些理論在絕大多數(shù)情況下是不適用的,它們僅反映出巖體的初始應(yīng)力狀態(tài)。

(2)散體壓力理論階段。

隨著開(kāi)挖深度的不斷增加,古典壓力理論已不符合實(shí)際情況,于是又出現(xiàn)了散體壓力理論。這類理論認(rèn)為:當(dāng)?shù)叵鹿こ搪癫厣疃容^大時(shí),作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力不是上覆巖層重量,而只是圍巖坍落拱內(nèi)的松動(dòng)巖體重量?？梢宰鳛槠浯淼挠刑郴碚摵推帐侠碚?他們共同認(rèn)為坍落拱的高度與地下工程跨度和圍巖性質(zhì)有關(guān);不同之處是,前者認(rèn)為坍落拱為矩形,后者認(rèn)為是拋物線形。普氏理論把復(fù)雜的巖體之間的聯(lián)系用一個(gè)似摩擦系數(shù)描寫,這顯然過(guò)于粗糙,但由于這個(gè)方法比較簡(jiǎn)單,直到現(xiàn)在,普氏理論仍在應(yīng)用。

(3)現(xiàn)代支護(hù)理論。

20世紀(jì) 50年代以來(lái),巖石力學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科,圍巖彈性、彈塑性及粘彈性解答逐漸出現(xiàn),如史密德和溫德耳斯按連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法計(jì)算出圓形襯砌的彈性解;徐干成、鄭穎人等利用彈性力學(xué)獲得了在非均壓地層壓力作用下圍巖與支護(hù)共同作用的線彈性解;塔羅勃和卡斯特奈得出了圓形洞室的彈塑性解;塞拉塔、柯蒂斯和櫻井春輔采用巖土介質(zhì)的各種流變模型獲得了圓形隧道的粘彈性解。同時(shí),錨桿與噴射混凝土一類新型支護(hù)的出現(xiàn)和與此相應(yīng)的一整套新奧地利隧道設(shè)計(jì)施工方法(新奧法)的興起,終于形成了以巖石力學(xué)原理為基礎(chǔ)、考慮支護(hù)與圍巖共同作用的地下工程現(xiàn)代支護(hù)理論。

現(xiàn)代支護(hù)理論的形成與發(fā)展,首先是由于錨噴支護(hù)等現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)的大量使用給人們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),新奧法就是其典型的代表。

國(guó)內(nèi)地下洞室支護(hù)理論主要有以下五種。

(1)全長(zhǎng)錨固中性點(diǎn)理論。

全長(zhǎng)錨固中性點(diǎn)理論由北京交通大學(xué)王夢(mèng)恕教授等提出。該理論認(rèn)為:在靠近巖石壁面部分(錨桿尾部),錨桿阻止圍巖向壁面變形,剪力指向壁面。在圍巖深處(錨桿頭部),圍巖阻止錨桿向壁面方向移動(dòng)。錨桿上的剪力指向相背的分界點(diǎn)(稱為中性點(diǎn)),該點(diǎn)處剪應(yīng)力為零,軸向拉應(yīng)力最大。由中性點(diǎn)向錨桿兩端剪應(yīng)力逐漸增大,軸向拉應(yīng)力逐漸減少。該理論近年在國(guó)內(nèi)理論分析中其“中性點(diǎn)”觀點(diǎn)被普遍接受,但對(duì)其理論形式還存在一定的爭(zhēng)議,因?yàn)樗y以解釋錨桿尾部的斷裂機(jī)理。有人認(rèn)為系該理論假設(shè)未設(shè)托盤之故。

(2)松動(dòng)圈理論[1]。

圍巖松動(dòng)圈隧洞支護(hù)理論由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)董方庭教授提出。該理論是在對(duì)隧洞圍巖狀態(tài)進(jìn)行深入研究后提出的。研究發(fā)現(xiàn):圍巖松動(dòng)圈的存在是隧洞固有的特性,其范圍大小(厚度值 L)目前可用聲波儀或多點(diǎn)位移計(jì)等手段測(cè)定。隧洞支護(hù)的主要對(duì)象是圍巖松動(dòng)圈產(chǎn)生、發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的碎脹變形力。錨桿承受拉力的來(lái)源在于松動(dòng)圈的發(fā)生、發(fā)展;根據(jù)圍巖松動(dòng)圈厚度值的大小,將其分為小、中、大三類。松動(dòng)圈的類別不同,錨桿支護(hù)機(jī)理亦不同。Ⅰ類小松動(dòng)圈 L=0～400 m m,圍巖的碎脹變形量很小,此類圍巖隧洞一般無(wú)需錨桿,可以不襯砌或采用噴射混凝土單獨(dú)支護(hù);Ⅱ、Ⅲ類圍巖的 L=400～1 500 m m,采用懸吊理論設(shè)計(jì)錨噴支護(hù)參數(shù);Ⅳ、Ⅴ類圍巖的 L=1.5～2 m、L=2～3 m,采用組合拱理論確定錨噴支護(hù)參數(shù);Ⅵ類圍巖的 L＞3 m。在沒(méi)有進(jìn)一步的研究資料之前,采用以錨噴網(wǎng)為基礎(chǔ)的復(fù)合支護(hù)。該理論的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單直觀,對(duì)中小松動(dòng)圈有很重要的價(jià)值,但對(duì)大松動(dòng)圈、尤其是高應(yīng)力軟巖隧洞,實(shí)踐表明:該理論具有一定的局限性。

(3)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論。

該理論的要點(diǎn):①巖體經(jīng)錨桿錨固后,其峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度均得到提高。隨著錨桿布置密度的增加,強(qiáng)度強(qiáng)化系數(shù)逐漸增大;錨桿布置密度一定時(shí),錨桿對(duì)巖體殘余強(qiáng)度的強(qiáng)化程度大于對(duì)巖體峰值強(qiáng)度的強(qiáng)化程度。②錨桿可有效改善原巖體的力學(xué)參數(shù),隨著錨桿布置密度的增加,錨固體峰值前的 E、C,與峰值后的 E、C、φ均有不同程度的提高。③利用錨桿支護(hù),可以提高錨固區(qū)域巖體的強(qiáng)度,可以有效的減小隧洞圍巖塑性區(qū)、破碎區(qū)半徑及隧洞表面位移,從而保持隧洞圍巖的穩(wěn)定。該理論分析方法是將錨桿的作用簡(jiǎn)化為對(duì)錨固圍巖從錨桿的兩端施加徑向約束力,由在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的錨固塊體試驗(yàn)確定圍巖塑性應(yīng)變軟化本構(gòu)關(guān)系,再利用彈塑性理論定量分析錨桿的支護(hù)效果。

(4)錨固力與圍巖變形量關(guān)系理論[2]。

該理論對(duì)錨桿錨固力的內(nèi)涵及作用進(jìn)行了深入研究,認(rèn)為錨桿對(duì)圍巖的錨固作用是通過(guò)錨固力實(shí)現(xiàn)的,而錨固力則是依賴圍巖變形而產(chǎn)生和發(fā)展的。錨桿支護(hù)一般在隧洞開(kāi)挖完成后實(shí)施,此時(shí)圍巖的彈塑性變形已經(jīng)完成,使錨桿產(chǎn)生錨固力的是圍巖峰值后的剪脹變形。隨著剪脹變形的漸進(jìn)發(fā)展,錨桿從徑向和切向兩個(gè)方向上產(chǎn)生限制剪脹變形的力 σbr、σbθ。剪脹變形越大,錨桿的徑向和切向錨固力越高。錨桿的錨固作用使得圍巖在較高的應(yīng)力狀態(tài)(能量狀態(tài))下獲得穩(wěn)定平衡。

(5)錨固平衡拱理論。

該理論認(rèn)為,錨桿加固對(duì)于提高圍巖自身的最大承載能力沒(méi)有明顯的效果,但在圍巖產(chǎn)生塑性破壞后,對(duì)提高圍巖的殘余強(qiáng)度及承載能力有顯著作用。在隧洞周圍,錨桿與其錨固范圍內(nèi)的巖石構(gòu)成一種錨固支護(hù)體,當(dāng)這個(gè)錨固體中的巖石在圍巖集中應(yīng)力作用下發(fā)生破壞時(shí),其承載能力降低并產(chǎn)生變形,同時(shí),圍巖的集中應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移,使錨固體卸載。在此過(guò)程中,錨固體通過(guò)錨桿的約束作用和抗剪作用,使塑性破壞后易于松動(dòng)的巖石構(gòu)成了具有一定承載能力和適應(yīng)自身變形卸載的錨固平衡拱。

2 錨桿支護(hù)理論

目前,國(guó)外對(duì)錨桿支護(hù)的機(jī)理研究較多,可歸納為以下幾種。

(1)懸吊理論。

1952年,路易斯阿?帕內(nèi)科等發(fā)表了懸吊理論,懸吊理論認(rèn)為:錨桿支護(hù)的作用就是將隧洞頂板較軟弱巖層懸吊在上部穩(wěn)固的巖層上。

懸吊理論只適用于頂板,而不適用于側(cè)墻和底板。如果頂板中沒(méi)有堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖層或頂板軟弱巖層較厚,圍巖破碎區(qū)范圍較大,無(wú)法將錨桿錨固到上面堅(jiān)硬巖層或未松動(dòng)巖層中,懸吊理論則不適用。

(2)組合梁理論。

組合梁理論認(rèn)為隧洞頂板中存在著若干分層的層狀頂板,可以將其看作是由隧洞兩側(cè)作為支點(diǎn)的一種梁,這種巖梁支承其上部的巖層載荷。

組合梁理論是對(duì)錨桿將頂板巖層鎖緊成較厚巖層的解釋。在分析中,將錨桿作用與圍巖的自穩(wěn)作用分開(kāi),這與實(shí)際情況有一定差距,并且隨著圍巖條件的變化,在頂板較破碎、連續(xù)性受到破壞時(shí),組合梁也就不存在了。

組合梁只適用于層狀頂板錨桿支護(hù)的設(shè)計(jì),對(duì)于隧洞的側(cè)墻和底板不適用。

(3)組合拱理論。

組合拱理論是由蘭氏和彭德通過(guò)光彈試驗(yàn)提出來(lái)的。

組合拱原理認(rèn)為:在拱形隧洞圍巖的破裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí),在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力。如果沿隧洞周邊布置的錨桿間距足夠小,各個(gè)錨桿的壓應(yīng)力維體相互交錯(cuò),這樣就使隧洞周圍的巖層形成一種連續(xù)的組合帶(拱)。

組合拱理論在一定程度上揭示了錨桿支護(hù)的作用機(jī)理,但在分析過(guò)程中沒(méi)有深入考慮圍巖-支護(hù)的相互作用,只是將各支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大支護(hù)力簡(jiǎn)單相加,從而得到復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)總的最大支護(hù)力,但其缺乏對(duì)被加固巖體本身力學(xué)行為的進(jìn)一步分析探討,計(jì)算也與實(shí)際情況存在一定差距,一般不能作為準(zhǔn)確的定量設(shè)計(jì),但可作為錨桿加固設(shè)計(jì)和施工的重要參考。

(4)最大水平應(yīng)力理論[3]。

澳大利亞學(xué)者蓋爾在 20世紀(jì) 90年代初提出了最大水平應(yīng)力理論。

該理論認(rèn)為:礦井巖層的水平應(yīng)力一般是垂直應(yīng)力的 1.3～2倍。而且水平應(yīng)力具有方向性,最大水平應(yīng)力一般為最小水平應(yīng)力的 1.5～2.5倍。隧洞頂?shù)装宓姆€(wěn)定性主要受水平應(yīng)力影響,且有三個(gè)特點(diǎn):①與最大水平應(yīng)力平行的隧洞受水平應(yīng)力影響最小,頂?shù)装宸€(wěn)定性最好;②與最大水平應(yīng)力呈銳角相交的隧洞,其頂板變形破壞偏向隧洞某一側(cè);③與最大水平應(yīng)力垂直的隧洞,頂?shù)装宸€(wěn)定性最差。

最大水平應(yīng)力理論論述了隧洞圍巖水平應(yīng)力對(duì)隧洞穩(wěn)定性的影響以及錨桿支護(hù)所起的作用。在最大水平應(yīng)力作用下,隧洞頂?shù)装鍘r層發(fā)生剪切破壞,因而會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)與松動(dòng)并引起層間膨脹,造成圍巖變形。錨桿所起的作用是約束其沿軸向巖層膨脹和垂直于軸向的巖層剪切錯(cuò)動(dòng),因此要求其具備有強(qiáng)度大、剛度大、抗剪阻力大的高強(qiáng)錨桿支護(hù)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)方法上,借助于計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬不同支護(hù)情況下錨桿對(duì)圍巖的控制效果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),在使用中強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)的重要性,并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果修改完善初始設(shè)計(jì)。

中國(guó)的許多專家、學(xué)者、工程技術(shù)人員在錨桿支護(hù)研究、設(shè)計(jì)與施工中也做了大量工作,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),提出了極限平衡區(qū)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法、預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)設(shè)計(jì)方法、圍巖松動(dòng)圈設(shè)計(jì)方法、軟巖隧洞非線性力學(xué)設(shè)計(jì)方法等,并在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了成功應(yīng)用,極大地推動(dòng)了中國(guó)錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展[4]。

(1)常規(guī)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。

目前,我國(guó)地下工程錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法主要是工程類比法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法。在設(shè)計(jì)時(shí),使用工程類比法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、推廣容易、實(shí)用性強(qiáng)、效果較好。

①工程類比法。

工程類比法分直接類比法和間接類比法兩種。直接類比法一般是將已開(kāi)掘隧洞(采用錨桿支護(hù)并取得成功)的地質(zhì)開(kāi)采條件與待開(kāi)掘隧洞進(jìn)行比較,在條件基本相同的情況下,可以參照已開(kāi)掘隧洞,憑借工程師的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)工程的分析判斷能力選定待開(kāi)掘隧洞工程的錨桿支護(hù)類型和參數(shù);間接類比法一般是根據(jù)現(xiàn)行錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范,按照圍巖分類和錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表確定待開(kāi)掘工程的錨噴支護(hù)類型和參數(shù)。

②經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法。

根據(jù)多個(gè)工程錨噴支護(hù)實(shí)際施工參數(shù),參考同類型工程的支護(hù)參數(shù)確定出錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法用于錨桿支護(hù)設(shè)計(jì),計(jì)算得到的僅為錨桿支護(hù)的主要參數(shù),是錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)的一部分,但不是全部,還需對(duì)其他參數(shù)和材料做出選擇,這些參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式及材料選擇亦很重要,是完成整個(gè)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)不可缺少的內(nèi)容。

(2)極限平衡區(qū)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。

極限平衡區(qū)錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法有兩個(gè):一是彈塑性理論,二是懸吊理論。彈塑性理論有其局限性,它是建立在均質(zhì)彈塑性體、圓形隧洞基礎(chǔ)上的力學(xué)模型,為此,引入了巖體物理力學(xué)參數(shù)修正系數(shù)和采動(dòng)影響系數(shù)加以修正,以克服其局限性。

處于彈性狀態(tài)的隧洞圍巖,由于其自身處于彈性狀態(tài),具有承載能力,因此,不需要對(duì)其進(jìn)行人為加固。隧洞支護(hù)或加固所考慮的僅僅是隧洞周圍已處于極限平衡狀態(tài)下的巖體(如果考慮巖體的塑性強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度,這部分圍巖其實(shí)也有一定的承載能力,但為安全起見(jiàn),設(shè)計(jì)時(shí),以這部分圍巖全部需要加固或支護(hù)來(lái)考慮)。因此,在劃分圍巖類別時(shí),以極限平衡區(qū)深入隧洞圍巖的深度為主要指標(biāo),從而把隧洞的圍巖類別與支護(hù)設(shè)計(jì)必然地聯(lián)系在一起。

(3)預(yù)應(yīng)力錨桿(索)支護(hù)設(shè)計(jì)方法。

在近 10年的錨桿開(kāi)發(fā)研究和應(yīng)用中,國(guó)內(nèi)專家對(duì)大量隧洞冒頂事故及頂板嚴(yán)重離層變形的現(xiàn)象進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致冒頂?shù)脑虿粌H僅是由于錨桿強(qiáng)度不夠造成的,亦不能通過(guò)增加錨桿密度來(lái)解決,因此,錨桿的預(yù)拉力(初錨力)起到了更為關(guān)鍵的作用。

1993年,中國(guó)學(xué)者朱浮聲、1995年,中國(guó)學(xué)者鄭雨天的研究表明:當(dāng)錨桿預(yù)應(yīng)力達(dá)到 60～70 k N時(shí),就可以有效控制隧洞頂板的下沉量,并通過(guò)加大錨桿的間排距來(lái)減少錨桿用量。

(4)圍巖松動(dòng)圈錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)方法。

用圍巖松動(dòng)圈理論進(jìn)行錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)(即松動(dòng)圈支護(hù)技術(shù)),是圍巖松動(dòng)圈支護(hù)理論的重要組成部分。目前,使用松動(dòng)圈支護(hù)技術(shù)進(jìn)行錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)還處于理論加經(jīng)驗(yàn)的階段,但是,在實(shí)際應(yīng)用中已相當(dāng)完善,設(shè)計(jì)的錨噴支護(hù)參數(shù)安全可靠,經(jīng)濟(jì)效益好。

松動(dòng)圈通常用聲波法進(jìn)行測(cè)定,測(cè)試時(shí),在開(kāi)挖后的洞室頂部及側(cè)墻等部位選定測(cè)試斷面,布置一系列相應(yīng)平行的成對(duì)鉆孔,孔深大于預(yù)計(jì)可能出現(xiàn)的松動(dòng)圈厚度,然后用聲波換能器測(cè)定在不同深度上兩個(gè)鉆孔之間巖體的聲波傳播速度(或單孔中沿孔深的波速),作出波速隨深度變化的曲線。

松動(dòng)圈錨噴支護(hù)技術(shù)的使用,使得煤礦等地下工程的支護(hù)設(shè)計(jì)在計(jì)算設(shè)計(jì)上有據(jù)可依、科學(xué)安全可靠,開(kāi)始擺脫傳統(tǒng)的工程類比設(shè)計(jì)上的千篇一律、針對(duì)性差的不足。

3 圍巖支護(hù)方法的發(fā)展

自 1872年英國(guó)北威爾士露天頁(yè)巖礦首次應(yīng)用錨桿加固邊坡、1912年德國(guó)謝列茲礦最先采用錨桿支護(hù)井下隧洞以來(lái),錨桿支護(hù)技術(shù)至今已有100多年的歷史。但錨桿支護(hù)的廣泛應(yīng)用則僅在近 40、50年。

在隧洞施工中,適時(shí)支護(hù)既可以通過(guò)支護(hù)給圍巖提供支護(hù)力,又可以通過(guò)圍巖與支護(hù)的共同作用控制圍巖變形,調(diào)整和改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài),發(fā)揮圍巖的自承能力,達(dá)到洞室穩(wěn)定的目的。

隨著錨噴支護(hù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,各種關(guān)于錨噴支護(hù)技術(shù)學(xué)術(shù)活動(dòng)的深入開(kāi)展,錨噴支護(hù)技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)化也受到了各國(guó)的高度重視。1960年,美國(guó)成立了噴射混凝土專業(yè)委員會(huì),并于1966年首先制定了《噴射混凝土施工規(guī)范》A C 1506-66,1977年又制定了《噴射混凝土材料、配比與施工規(guī)定》A C 1506-77。奧地利于 1990年制定了《噴射混凝土指南》,德國(guó)在 1974年制定了《噴射混凝土施工規(guī)范》D I N 18551,并于 1983年頒布了《噴射混凝土維修建筑結(jié)構(gòu)規(guī)程》,芬蘭、日本也相應(yīng)頒布了有關(guān)的規(guī)范和工法。

我國(guó)的錨桿支護(hù)研究是從 1956年開(kāi)始的,1963年試制成噴射混凝土,隧洞支護(hù)開(kāi)始采用錨噴支護(hù)。但由于技術(shù)條件等原因,錨桿支護(hù)的發(fā)展一直比較緩慢,直到 20世紀(jì) 90年代,我國(guó)的錨桿支護(hù)才開(kāi)始得到迅速發(fā)展。

我國(guó)亦十分重視噴射混凝土的標(biāo)準(zhǔn)化工作,煤炭、冶金、鐵道、軍工等部門均相繼制定了有關(guān)噴射混凝土錨桿支護(hù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1985年,原國(guó)家計(jì)委頒布了《錨桿噴射混凝土技術(shù)規(guī)范》G B J 86-85,目前國(guó)家建設(shè)部正組織有關(guān)部門對(duì)該規(guī)范進(jìn)行重新修訂,水工隧洞亦被列入該規(guī)范之中。在水利電力部門 1984年組織修編水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)即將錨噴支護(hù)列入該規(guī)范。與此同時(shí),當(dāng)時(shí)的水電建設(shè)總局組織完成了《水利水電工程錨噴支護(hù)施工規(guī)范》S D J S 7-85的編制工作。各國(guó)關(guān)于錨噴支護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)世和標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展也極大地推動(dòng)和規(guī)范了錨噴支護(hù)的發(fā)展。

20世紀(jì) 60年代新奧法被介紹到我國(guó),70年代末、80年代初得到迅速發(fā)展。至今,可以說(shuō)在所有重點(diǎn)、難點(diǎn)的地下工程中都離不開(kāi)新奧法。新奧法被廣泛應(yīng)用于各種地下工程的施工領(lǐng)域,如引水隧洞、地鐵、公路隧道等,新奧法施工在我國(guó)推廣以來(lái),經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,應(yīng)用新奧法及其相應(yīng)的技術(shù)取得了較大的成就。

4 新奧法

奧地利在隧洞工程設(shè)計(jì)中,采用“經(jīng)驗(yàn)尺寸”設(shè)計(jì)法,即襯砌與支護(hù)的設(shè)計(jì)均建立在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,他們非常重視隧洞工程中實(shí)際存在的巖石力學(xué)問(wèn)題,并通過(guò)實(shí)踐建立了一套獨(dú)自的設(shè)計(jì)方法,即“新奧法”。

新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱,原文是 N e wA u s t r i a nT u n n e l i n g M e t h o d,簡(jiǎn)稱 N A T M。新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲(L.V.R A B C E WI C Z)教授于 20世紀(jì) 50年代提出的,它是以隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ),將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法,經(jīng)過(guò)一些國(guó)家的許多實(shí)踐和理論研究,于 20世紀(jì) 60年代取得專利權(quán)并正式命名。之后,該方法在西歐、北歐、美國(guó)和日本等許多地下工程中獲得極為迅速的發(fā)展,已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)標(biāo)志之一。新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法。

“新奧法”的實(shí)質(zhì)是:在地下工程的設(shè)計(jì)和施工中,以最小的代價(jià),通過(guò)正確的設(shè)計(jì)和施工,把圍巖的承載能力充分發(fā)揮出來(lái)而達(dá)到圍巖穩(wěn)定,從而保證工程的安全運(yùn)行,它是把設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、信息反饋有機(jī)結(jié)合的、正確的地下工程的設(shè)計(jì)和施工方法。

5 結(jié) 語(yǔ)

筆者通過(guò)對(duì)地下洞室支護(hù)理論的發(fā)展及噴錨支護(hù)的工作原理進(jìn)行總結(jié)和闡述,以期能根據(jù)工程的實(shí)際地質(zhì)情況,更好地運(yùn)用這些支護(hù)理論和工作原理來(lái)保證地下工程施工的順利進(jìn)行。

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