7.3 】。 一般条件下的【锚喷支?护设计
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Ⅰ 工】程类比法设》计
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7.3—.,1、7.3.2【 锚喷支护工【程,类比法?设计适用于我国水利!水电、公《路、铁?路、矿山、》军工、市《政、物资储存和城市!交通等各类地下【工程支护本条—就下列?方,面对原规范锚杆喷射!混凝土支护技术【规范GB 5008!6-2001—关于工程类比法设】计锚:喷支护的应用范围】锚,喷,类型参数作了调整和!补充
! (《1)根据我国二滩】、三峡、《龙滩、拉西》瓦、瀑布沟、小湾等!水,电站的?。地,下厂房(洞》室跨度>30m高】跨比均大于2.0)!。采用锚喷支护的成】。功,经验将Ⅰ、》Ⅱ、Ⅲ级《围岩按工程类比法设!。计的洞室《跨度范?围由:原规范的2》5m(Ⅰ、Ⅱ级【围岩)、20m(Ⅲ!级围岩)均扩大至3!5m
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《 (:2)近十年来—由于地下洞室—开,挖断面不《断扩大锚杆》施工机具也有—了很大发展地下工】程中系统锚杆长度均!有所增大《对二滩、三峡、龙】滩、溪洛《渡、锦屏Ⅰ级—、小:湾等数十个大—。中型水电地下工程】的锚杆长度统计表】明大跨度地下洞【室顶拱系统锚杆的】长,度一般?为(0.25—~,0.30)B当洞】室高跨比(》H,/B)在0.—8~1.2时边墙系!统锚杆的长度一般】。情况:下与顶拱系》统锚杆的长度—相当美国工程协会】规定顶部系统锚杆】的,最小长度为0.【25B拱线》以下部?位锚杆?长度:宜为0.20—H为此本规范表7.!3,.3-1和表—7.3.2对系统】。锚杆长度均有—所增大表《7.3.3-1中】。所列:的>10m和>15!m的:长预应力锚杆主要用!于H/B>2的大型!洞室边墙《部位见?表9
! (《3)本规范表7.3!.3-1规定对>】。25m(《Ⅰ级围岩)》、>20m(Ⅱ、】。Ⅲ级围?岩)和>5m(【Ⅳ、Ⅴ级围岩)的】隧,道洞:室(尤?其是拱顶《)支护应采用低预】应力(张拉型)【锚杆和喷射钢—。纤维:混凝土这是因—。。为低预应力》。锚杆是主动型锚杆能!。在开挖后立即—提供支?护抗力并改善围岩】应力状态;喷射钢纤!维混凝土则能在【岩石开挖《后立即施作(—免除敷设钢筋网工序!)且早期《强度高有《利于阻止围》岩的松动
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》表9 H/B>【2.0大型洞室边】墙锚杆(锚索)【长度与边墙高度统】计表
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注】1 洞室》跨度栏数《值分:别为吊?车梁以上《和,以下:的开挖?跨度
! ? 2 H/B!和L/H分》别采用吊《车梁:以上开挖跨度—B和较大《的锚杆(索)深度】L,进行计算
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7.—3.3?。 系统《锚,杆,主要对围《岩起整体《加固作用在岩面上】锚杆呈?矩,形或菱形布置提供侧!向较均?匀,支,护,抗力有利于岩体中】承载拱圈的形—成锚杆与岩》体主结?构面成?较大角度《布置则能穿》过更多的《结,构面有利于》。。提高结构面》上,的抗:。剪强度?使锚杆间的岩块相互!咬,合以发挥《锚杆对围《。岩,的,联锁加固作用
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— 系统锚《。杆的间距除受围岩】稳定条?件及锚杆长度—制约外?在稳定?。性较差的岩体中为】使支护紧跟掘进工】作面:锚杆的纵向间距还】受掘进?进尺:度影响所以锚杆纵】向间距的选》定还:要与所采用的—。施工方法《相适应根据工程经】验为使一定深—。。度的围岩形成—承载拱?锚杆长度必须大于锚!杆间距的两倍因【此规定系统锚—杆的间距不宜大于】锚杆长度的》1/2?但是在?Ⅳ、Ⅴ类围岩—。中一般被节》理分割的岩石—块度较小为防止【锚杆间的岩块可能因!咬合和联锁不—良而导致掉块或【坠落因此还》规定在?Ⅳ、Ⅴ?类围岩中锚杆间距】不得大于1》.25m
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两!洞之间的岩柱—采用对拉预应力锚】杆可达到更好的【支护效果
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Ⅱ 监控量测法】
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7.3.4 “!围岩锚喷支护”【体系力学性态的【监控:量测是地《下工程锚喷支—护设计?和施工满足工程安全!可靠、?经济合理要求所必】须遵循的《重要原则是进—行地:下工:程锚喷支护动态优化!设计的基础》本条规定的现—场监控量《测选定原则与—原规:范锚杆?喷射混凝土支护【技术:规,范GB 500【86-2001保持!。一致即跨度较大【。。和围:岩较差的地下工程】应进行现场监控【量测:围岩好或特》别好的跨度又很大】。的地下洞室宜—在,局,部,地段进?。。。行量测
!7.3.5 【监测资?料可反映各种自然因!素和:人为因素对围岩变】形的影响通过—对监测资料的分析】可评价围岩》稳定状?态的:综合影响了》解水文地质、—工程地质的》变化趋势《检验工程地》质结论验证》初步设计支护参数】的合:理性是进一》步优化设计》和保证工程安全的重!要依据锚喷支护监控!量测设计包括选【。择与围岩地》质条件、洞室开挖尺!寸及:施工方法《相,。适应的监控项—目包:。括但不限于多点【位移:计、锚杆应力—计(测力计)、测】缝计、声波测试和】外,表观察等;合—。理,地布置监测系统科学!的量:测方法?;监测信《息,的分析与整理监【控信息反馈》和支护参数》与施工方《法的修正
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7《.3.6《。 由业主委托有】安全监测资质—的单位实施现场监】控量测工作有—利于客观、公正、】准确地?获取监?测信息以《满足监?控量测法设计—的顺利?实施
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7.3.【7 : 地质和支护状况】观察周边位移和【。顶,拱下沉是洞室必须量!测的项目洞》室开挖后应立即【进行围岩状况的观察!和记录支《护完成后应进—。行喷层表面的观察】和记录
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7.3.】8 对于》城市浅埋隧》洞等地下工程由于】行车路面、重要【建筑物等对地—表下沉数值有严【格的要?。求因此本条款规定必!须,进行地?表下:沉的监控量测—并应及时进行信【息反馈以保》证地面道路和—。建筑物的安全
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7.3《.10 表7【.3.10中的洞】室周边允《许位移相对值—(%)控制》标准适用于高跨比0!.8:0~1.20、埋】深,不,超过500m—且对Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级围!岩中的洞室跨度分】别不大于2》0、15、10m的!地下工程
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对【于大跨度、》高边墙地下工程或】。洞室群应根据向洞】内收敛位移、收敛】比、收敛速率等【指标进行综合分析】评判和工程类比【进行修正图5—为部分大型地下工程!。计算和实《测周边位移相对【值其高跨比一—般,大于2.《。0,跨度大于20m【
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【图5 《部分地下厂》房边墙计算位移相】对值
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1-溪》洛渡左?岸;2-《溪,洛渡右岸;3-瀑】布沟;4-锦屏【Ⅰ级;5-长河坝;!6-大岗山》;
7-!色尔古?;8-大发;—9-仁宗海;10】-,二滩;11-—小湾;12-三峡】;13-小浪底;
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14-向!家坝:;15-《龙滩;?16-瑯琊》山;17《-广州抽水》蓄能;18-渔【子溪一?级,;19-大朝—山;20-》拉西瓦?
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— ?从图7.3.10可!以看出部分大中型地!下厂:房计算和《实测:周边位移相对值为】0,.30%~0—.80%
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, 《本规范?规定若超过稳—定标准应《立即作?出预报?采用补强措施或【调,。整施工程《序及:支,护参数当出现变形】速率加快时应—采取紧急加强措【施同时应加密—。监测并?及时:提供观测成果
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Ⅲ【 理:论验算法
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?7.3.《13 隧洞—与,地,下工程围岩稳定理】论计算的各》项基础资料》和计:算参数?选择有?。很强的综合》性应:收集:。的基础资《料包括地《形地貌?资料、工《程地质和水文地【。质资料、地》应力实测资》。料、洞室布》置和设计资》料、初步《拟定的开挖步序和】支护方?案、现场《试验:和实验室《试验得到《的,岩体基本物理力学】参数等在地震—烈度高于8》。度的:地区则需要抗震分析!的地震资料在缺【乏试验条件的情况下!根据工程《类比:可按经验确定相【。关的参数取值
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? : 上述资料应结合所!采用的分《析方法、《适用:条件、稳定评价指标!和,设,计阶段深度》要求:。进行必要的筛—选、分析确定科学】、合理地确定锚喷岩!体,的工程地质力—学,。模型和物《理力学参《数对正确评价锚喷】的支护作《。用与锚喷后》。地,下,工程:的稳:定性至关重》要必须高度重—视
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7.—3.14 由于计!算,机软:硬件技术发展非常迅!速许多现实复杂的力!学模型和边界条件】都可以用计算机进行!数值模拟《计算地下《工程围岩《。稳定性数值分析法】。。包括适用于》连,续,介质的有限单元法(!FEM)、边界【单元法(BEM【)、拉格郎日元【法(FL《AC)、无单元法】(Element】 Free Me】thod《),等;用于非连续介】质的关键块体理论】(KBT)、离散】。元法(DE》M)、不连续变【形分析法(DDA)!界面元法(Int】erface 【Stress E】lement— ,Me:thod)》以及块体赤平解析法!;可同时《用于连续介质和非连!。续介质的数值—流形法(NMMNu!。merica—l, ,Manifo—ld Method!)上述各种》方法之间的耦合方法!、基于逆《向思维?而提出?的,上述各种方》法的反演分析(【。Invers—e Ana》lys?is)方《法,。和,与数学优化理论【、人:工智能、遗》传算法相结合的【反馈分析(》Fe:edback A】。nalysis)】方法目前也在地下】洞室:稳定分析《。中得:到应用
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【国内用数《值分析法进行—地,。下工程?围岩的整《体稳定性《验算尤以《有限元法和》拉格朗日元》法应用最《为广:泛计算结果的稳定性!也较好
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》 需要》强调的是对于地下】工程围岩稳定和锚】喷支护的任何理论】分析方法都不能代替!工程师的智》慧和经验有时甚至】是直觉?的判断?。
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7.3》.15 》由于围岩地质结构】的,复杂性地应力、【地下水、岩体力学】参数的不确定性因此!计算中不必过于【追求高精度的模型和!计算方法而应选择】能较好地反映地下工!。程的实际工作状态】简洁:、实用的计算模【。型,。
】 锚喷支》。护条:件下:围岩整体稳定性【验算目前还》缺,乏合理?有效的洞室围岩【稳定:分析及判别的—方法:没有公认的量化【。安全指标国内外尚无!统一标准围岩应力状!态计算方法和力学模!型也不统一但—岩土工程《理论研究和工程实】践经验较多》地采用?以弹:塑性理论计算—为依据若只按—弹性理论进》行围岩稳定验算是】。不合理的因为—不,让围岩进入》塑性违背了现—代支护?理论的基本》原则即无法》充分发挥《围岩:的自:承,能力事实表》明围岩出现》一定范围的》塑性:区只要不进》入松散?状态并不会失—稳反:。而有利于减小支护】结构的?负担发挥围岩的自】承能力在《实际工程计算中【一般:根据:岩体:的地应力状态和岩】性特征选择》相适应的力》学,模型
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Ⅳ 抵—抗局部危岩的—锚杆与喷射混—凝土支护设计
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7.3】.1:7~7.3》.19 《 局部块体失—稳是受软弱结—构面控制《的采用锚喷支护阻止!不稳:定岩块失稳宜用极限!。平衡法进行局部【稳定性?。验算:拱腰以上即洞室顶】部,不稳定?块体:侧,向约束较弱一般呈现!塌,落的:形式:失去稳定因而—计算时不计结—构面上的C、—Φ值按锚杆承担全部!不稳定岩体重量考】虑;由于洞》室顶部不稳定块体】的不确定性及—危害程度更大危岩】的局部?稳定安全系数K【。宜按上限选》取拱腰?以下及边墙部—位,的不稳定块体一般受!底滑面和侧滑面【约束需考虑滑动面上!的黏结?力,。和摩:擦力作用计》算时可按锚杆力、】黏结力和摩擦力共】同作用承担不稳定】岩体的?滑动力?考虑
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