奥法及喷锚支护

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1、5.4新奥法及喷锚支护1小浪底水电站水电站为地下厂房,其长、宽、高尺寸分别为251．5m、26．2m和61.44m.2广州抽水蓄能电站地下厂房广州抽水蓄能电站(下称广蓄电站)位于广东省从化市吕田镇,总装机2400MW,是目前世界上最大的抽水蓄能电站。该工程分二期完成,每期工程均为4×300MW。分别于1994年3月和2000年6月建成投产。广蓄电站的土建工程主要是地下建筑,其中地下厂房深埋于地面以下450m,开挖尺寸:长146.5m,宽21m,高44.54m。地下厂房等洞室群中,凡不过水洞室均采用喷锚支护作为永久支护,过水隧洞的临时支护同样采用喷锚支护。

2、34一、新奥法新奥法（新奥地利隧道施工法）（NewAustrianTunnellingMethod）”（NATM）法，奥地利学者拉布西维兹教授于二十世纪50年代提出的。新奥法的主要原则：（1）充分保护围岩，减少对围岩的扰动。（2）充分发挥围岩的自承能力。（3）尽快使支护结构闭合。（4）加强监测，根据监测数据指导施工。可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”优点：较好利用岩体力学特性，充分发挥围岩的自身的承载能力，合理设计支护结构和施工顺序。5◇支护-围岩共同作用原理围岩既是生产支护荷载的主体，又是承受岩层荷载的结构，支护-围岩作为整体相互作用，共

3、同承担围岩压力。摒弃了过去岩体作为对支护结构的荷载采用厚衬砌的传统做法。围岩压力是变形压力和松动压力的组合，大部分压力(特别是变形压力)由围岩自身承担，只有少部分转移到支护结构上；支护荷载既取决于围岩的性质，又取决于支护结构的刚度和支护时间；围岩的松动区和围岩内的二次应力状态又与支护结构的性质和支护时间有关。6支护时间刚度早晚刚柔7◇柔性支护观点支护刚度不必太大，当支护做完后，能与岩体一起产生一定的位移，释放部分变形能，但又能使支护足以保持平衡，保持围岩稳定。柔性支护，尽早支护，既及时封闭围岩，防止风化，又能释放变形能，合理利用围岩与支护共同承担应力调整

4、过程中的所有作用。支护结构为闭合环，锚喷网综合支护主要支护手段。8◇设计、施工、监测一条龙作业方式工程地质调查与相关实验工程开挖与支护设计施工与监测是否稳定返回9二、压力拱理论计算围岩压力（一）普氏平衡拱理论1、自然平衡拱（压力拱）的概念普洛托.季雅克诺夫102、在松散体中形成压力拱的条件坑道埋深Z≥(2～2.5)b,b为压力拱高度。113、普氏理论假设条件（1）将岩体视为松散体。式中：’为岩体似内摩擦角。（2）洞顶岩体能够形成压力拱。（3）沿拱切线方向只作用有压应力，而不能承受拉应力。自然平衡拱以上的岩体重量通过拱传递到两帮，对拱内岩体不产生任何影响。

5、即作用在支架上的顶压仅为拱内岩体重量，与拱外岩体和坑道埋深无关。12式中σc为岩石单轴抗压强度，MPa.也可按上式计算岩体似内摩擦角φk：4.采用坚固性系数f（普氏系数）来表征岩体的强度135、自然平衡拱的力学模型及相应的计算方法模型1：假定坑道两帮岩体稳定（f>2），而坑道顶部岩体不稳定，会发生冒落而形成自然平衡拱。模型2：假定坑道两帮岩体也不稳定（f<2），发生剪切破坏，导致平衡拱的跨度扩大。14（1）模型1及相应的计算方法A、平衡拱形状平衡拱形状如图所示，为一条抛物线，其方程为：B、平衡拱跨度平衡拱跨度等于坑道跨度，即2a。C、平衡拱高度b:151

6、6E、单位长度平衡拱内岩体重量W：F、单位长度坑道上作用在坑道支架上的顶压pv:D、平衡拱面积：17（2）模型2及相应的计算方法当安全系数<2时，坑道两帮岩体会发生剪切破坏，导致平衡拱的跨度扩大。A、平衡拱形状平衡拱形状如图所示，为一条抛物线，其方程为：18B、平衡拱跨度两帮岩体发生剪切破坏，其破裂面与水平面的夹角为450＋φ/2，此时平衡拱跨度将增大至2a1。C、平衡拱高度b’:19D、单位长度坑道上作用在坑道支架上的顶压pv:支架受到的顶压近似等于DCC’D’部分岩体的重量，即20可按滑动土体上有均布荷载q=γb’作用的挡土墙上主动土压力公式计算，即

7、式中φk为岩体换算内摩擦角，φk＝arctgf。E、支架受到的总的侧压力Qh:21实际上，自然平衡拱有各种形状，在岩层倾斜的情况下，还会产生歪斜的平衡拱，如图所示。22普氏平衡拱理论适用于深埋洞室。可见：松脱压力是有一定限度的，不是无限增大；采用传统支护方法时，要尽量使支护与围岩紧密接触，使支护更好地发挥作用，有效控制围岩破坏。23（二）太沙基理论计算围岩压力对于软弱破碎岩体或土体，在巷道浅埋的情况下，可以采用太沙基理论计算围岩压力。1、太沙基理论的基本假设（1）仍视岩体为具有一定粘结力的松散体，其强度服从莫尔－库伦强度理论，即（2）假设坑道开挖后，顶板

8、岩体逐渐下沉，引起应力传递而作用在支架上，形成坑道压力。242、太沙基围岩压力公