《7.4 特殊条】件下的锚喷支护设计!
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Ⅰ 浅埋土质】隧道的锚喷支护设计!
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7.!4.1?。、7.4.2 】浅,埋土质隧道的埋【深一般小于》4倍~6倍》隧道开?挖宽度常为》。2,倍隧道开挖宽度浅埋!土层一般地质—松,软难以发挥锚—杆的加固作》用可不予采用—。应采:用,有格栅拱架的配筋】喷射混凝土支护【
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Ⅱ 塑《性流变岩《体中隧洞锚喷—支护:设计
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?7.4.《6, 隧洞断面形状】要尽:量做到与围岩压力】分,布相适应塑性—流变岩体一》般是四周来压—或有很大的水平压力!。因,此在这类围岩—中,的隧洞断面宜采用圆!形、椭圆形或马蹄】形等断面形状—采用:圆滑曲线的断—面,轮廓可以减小应力】集中引起的围—。。岩破坏和增强—喷层的结构作用
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在塑性流!变岩:。体中开挖隧洞一条基!本,原则是不使围岩发】生有害松散的前【提下容许围岩产【生较大的变形以【减小支护抗力使喷】锚支护达到经济合】理安全可靠因此在】隧洞的?设计中断面尺寸应预!留允许的周》边收敛量
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7.4.7】 塑性流变—岩体的主《要特点?是在隧?洞开挖后围岩—变形量大延续时间】长在这?种情况下正》如“围岩支》护”相互《作用原理(图6【),所示的那样若采【用一次完成的—刚性大的永久支护对!围岩过早地施加【过强的约束力会【导致支?护结构承受》。较大的荷载甚至常出!现破:坏
! 通过《塑,性流变岩体的隧洞一!般应分两期支护【即初期支《护与:后期:支护初?。期支护的作用是及时!提供:。支护抗力《保,护和加固围岩—使围岩不致发—生,松散破坏同时—又允许围岩》的塑:性变:形有一定发展使围岩!应力得以释放—。以充:分发挥围岩的自支】承作用后期支—护的:作,。。用是保持隧洞的长】期稳定?性并满足《工程使用要求
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图6 岩石】特性曲?线与支?护,特性曲线相互作【用,图
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a-原》始地应力;》b-岩石特》性,曲线;c-岩石【拱形成;《d-岩石《拱破坏?。;e-支护特性【曲线;f-》支护承受《部分;g-岩石拱承!受部分;《
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1-太刚》;2-适宜;3-太!晚,;4-太柔
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显然】在塑性?流变岩体的隧道【中采用薄层喷射混凝!土加:柔性较好《的锚杆做初期支护是!。较为理想的但也【必,须指出塑性流变岩体!。有,明显的时间》效益如图7》所示在不同的时【间阶段?。岩,体的应力《-位移曲线是—不同的比较柔—性的锚喷支》护在t?1、t2时支护【特性曲线《与岩体特性曲—线相交说明两者【能取得平衡》这时支?护结构承受较小的】荷载但?。却引起大的位移【当超:过,t2时两者特性曲】线不得相交》并出现?过度的支护变—形易使围岩松散【因而必?须适时地提高—支护:。抗力使支护特—性曲线?在t3时与围岩特性!曲线相?交以保证隧洞的【长,期稳定性《
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图7— 不?同时:间阶段围岩特性曲】线与支护《特,性曲线的适应性
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s-【初期:支护的特性》曲线;c《-后期?支护的特性曲—。线;PS《-支:护结构?的抗力
! 在塑性流】变岩体中开挖隧【洞由于岩《体潜在应力的—释放或?岩体吸水膨胀沿四周!逐渐向?隧洞:。。内挤出支护结构【在一定?程度上抑制了岩体】的,挤压膨?胀但如底《部没有?约束围?。岩裸露?必然形?成膨胀?和应力释放》的集中部位产生底鼓!如底鼓不加》控制任其发展常常】造成:隧洞墙脚内移和支】护结构的《严重破坏这在—实际工程中是屡见】不鲜的因而必—。须设置抑拱形成全】封闭环?以提高支护系统【的整体抗《。。力
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》 ,。 塑性流变【。岩体中的隧洞采用】锚喷支护应及—时进:行“围岩-支护”体!系,的受力与变形—。监测:。了解不同时》间阶段内《围,岩与支护《的,变形特性《根据现场监测数【据的变化《趋向适时地调整【支护抗力《直至:。水平收?敛速度及拱顶或底板!垂直位移速度明显】下降连续5天—。内隧洞?周边水?平收敛速度小于【0.2mm/d【拱,顶或:底板垂直位移速度】小于0.1mm/d!方可进行后期—支,。护
!Ⅲ 水?。工隧洞锚喷支护设】计
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7.4.!8 ?在水工隧洞的设计】中为充分利用—围岩的承载能力和防!渗能力以减少投资国!内外的经验》是尽可能采》用,不衬砌及《锚喷隧洞例如—我国广西天》湖水电站引水隧洞的!最大内水《压力6.17M【Pa采?用锚喷?支,护隧洞?运行情况良好;【国外也有1》0M:Pa左?右,的有:压隧洞采用》锚喷支护《的工程?实例在Ⅰ、Ⅱ—、Ⅲ类围岩》中已有许《多工程采《用锚喷作《为永久支护》这些工程《运行情况良好—。。。
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水【工,隧洞不同于其—他交通隧洞其长【期处于水的》作用下?工作有的甚至在较高!水压:力中工作《要承受较大的—内、外水压》力、:围岩压力等锚—。喷支护除必须满足围!岩稳定要求外还【。须满足防渗、—抗冲刷?和环境保《护等要求《渗漏:水量损失也是一项重!要的控制指》。标目:前,锚喷支?。。护作为?最终永?。久支护时仅限制在Ⅲ!。级或以?上的围岩中》应用
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— 对于Ⅳ、Ⅴ级围岩!由于岩体完》整性:差结构破碎或岩质软!弱承载能力低围岩的!“流变特征”常较为!明,显为确保隧洞结【构的长?期稳定和安全—运行仍宜采用初【期锚喷支护和—后期钢?筋混凝土衬砌—相结合的复合—支护;另外长期大面!积涌水洞《段、:有,腐蚀性及膨胀性【地层的?洞段:和有特殊要求—的,洞段也?不宜采?用锚:喷支:护作为最终的永【。久性支护
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《。 《国内个别水工隧洞因!各种:原因甚?至在有衬砌的情况下!出现了严重的—内水外渗导致隧洞】外侧山体发》生渗漏破坏和河【道堵塞损失巨大【环境影?响严重因《此对锚喷支护的水工!隧洞必须高度—重视防?渗设计和施工质量
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》。7.4.《10 外水压力】是水:工隧洞的主要—荷载之一锚喷支护也!不,例外据××》×一级电站》××镇电站试验【资料当外水压力为1!.4MPa~1.6!MPa?。时喷层局部》剥,落一般?呈,现粘结破坏所以【当隧洞外水压—力,较高或?隧洞使用《中放空时应复核其】稳定性平衡外水【压力的主《要抗力应为喷混凝】土与岩面的黏结【力而非预应力的系】统锚杆所《提供的抗力》当未采用挂网时锚】杆所提供的抗力几】乎可以不《计;当采用》挂网锚喷时若—锚杆与挂网》钢筋具有可靠连【接可计入一定(【0.3倍~0.5倍!锚,杆设计抗拉力)【的锚杆?抗力
! 喷混凝土支】护与围岩是》互相紧?密结合的两种—不同的透水介质在】地下:水位变幅较》小、补水《排水条件基本—稳定:的情况下《将形成稳定的渗【流场这种作用在支护!上的外水荷载是一种!场力由于《围,。岩的非?均质性和各向—异,性,性,其,渗流场或外水压力值!的准确确定》是一件十分困难的】事情对于一般—工程常采用》地下水?位线以下的水柱【高乘以相应》的折减?系数的方法估算(表!10)
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, 一般工程】的地下水位》均较低隧洞放空时】。的外:水压力是内》。水外渗后并存蓄【在围岩中的水产【生的对于此种—情况:采用控制隧洞—放空速率及间歇式放!空措施对降低外【。水,压力的作用是十【分显著的
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表《10 《隧,洞外水压力折减系数!
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7.4!。.11 采用混】凝土衬砌的水工【。隧洞常有一个“【最优洞?径”或“经济洞径”!的概:。念即隧洞直径常通】过经济比《较,(普:。通公用引水洞)动】能、经济比》较(电站引水洞)或!技术经济比较(【特,大、特小隧洞)确定!而锚喷?隧洞的糙率及水【头损失与混凝土衬】砌隧洞的糙率及【水头:损失差别甚大若采】用与混凝土衬砌【相同的?过水断面即所谓【“等过水断面—。”(等流速)的设计!是十分不经济合理的!故本规范推荐采用水!电行业中的“等水头!损失”的《设计原则
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锚喷隧!洞的糙率系数n值与!隧洞洞?壁起伏差和底板【铺设情况关系较大以!往的经验公》。式不:够便捷本规范推荐的!糙率系数经验值(表!7.4.11)【是通过相关工程实】例资料验证的其精】度能够满足》普通的?水力计算及动能计】算的要求从工—程效率考虑设—计要求?喷层平均起伏差不应!超过0.15m~0!.20m
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7.4.12 ! 锚喷支护的—电站引水隧》洞和尾水隧》洞的水流《流速均不高一般为】2m/s~》4,m/s?。只在泄洪《隧洞和导流隧洞【。采用较高流速例如】星星哨水库泄洪【洞的:流速为?7m:/s丰满电站2号】泄洪洞的流》速达:13.5m/s墨】。西哥奇森《水电站两泄洪洞的流!。速为12m/—。s运:行情:况均较正常
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一般来】。。说围岩条件好允【许,流速可适《当,提,高但不宜超过1【2m/s否则有【可能发生冲》刷破坏或空蚀—破坏国内《外,也有在12》m/s左右》。的流速?发生:锚,。喷支护破《坏的实例其》。破坏一般发》生,在地质条件》较差的洞《段在:泄洪隧洞和》导流隧洞中可根据围!。岩条件选《择锚喷支护的允许流!速对于地质条件较】差、而流速又较高、!还要采用锚喷支【。护,作为最终永久支护】的,隧洞洞段必须采【取可靠的结构措施】增强支护《与围:岩的整体《。性有关防空蚀破坏】和冲刷破《坏,随着近年来施工机械!、施工方法和建筑】。材料的进步》使锚喷?支护隧洞《的起伏差、》糙率、不平整度都有!明显:的改善喷混凝土的粘!结强度也有明显的提!高相应提高了隧【洞的防空蚀破坏和冲!刷,破坏能力
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Ⅳ》 ,受采动影《响的:巷道锚喷支护—设计
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7.《。4.1?4 受采动—。影响的巷道是指【。地,下矿山开采中受【采矿工作面开采(采!。场爆破)、》。。采空区及放顶等影响!的巷道对煤》矿来说?包括采煤《工作面回采巷道(】顺槽、开切眼、【回撤:通道及联络巷等)受!采动影?响的采区上下山【与集中巷及受—采动影响的大—巷与洞室等
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7.4》.15 》受采动影响巷道的】支护型?式与参数主要根据】受采动影响程—度、围岩地质—与生产条件》确定受采动影响巷道!承受不断变化的采】动力作用《最,大,采动应力一般高出】原,始应力数倍导致【围岩应力集中严重】、变形增大因—此支护形式应以预】应力锚杆为》主既:能有效控制围岩离层!、结构面滑动、裂】隙,张开等有害变形又具!有一定?的延伸率允许围岩有!一定的持《续变形使高应—力得以释放根—。据巷道条《。件可选择采用锚【杆支护、锚》杆,。-金属网支护、【锚杆-钢带支—护、锚?杆-钢带《(梁)?-金属网支》护等支护形》。式
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受—采动影?响巷道的使用条件】有很大区别对—于服务年限很短(2!年以内)且围岩受风!化影响小的回采【巷道:。一般只采用锚—杆支护无须喷射【混凝土支护;—对于围?岩受风化影》响严重的巷道—及,服务时间长的采区上!下山、?集中巷大巷与洞室】等应采用锚喷支护;!对,于服务?时间:长、围岩变形大的巷!道宜采用韧性—较,。大的钢纤维》。喷射混凝土支护
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: , ?对于受强烈采—动影响、围岩—破碎的大变形—。巷道单独采用—。锚杆、锚喷支护【不能有效控制围【岩变形保证巷道【安全在这种条件下可!将锚固与《注浆有机《结合通?。过注浆充填围—岩内:的裂隙将《破,碎围岩固结起来【。改善围岩《力学:。性质提高围岩整体】强度;也可将锚杆、!锚喷支护与金属支】架联合使用采用U】型钢:可,缩,性支:架支护巷《道
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为】。全面了解受》采动影响巷道围岩支!护体系的受力—与变形状况应及【时进:行采动应《力、围岩变形—、锚喷?支护受力与》变形:的监测根据监测【数据评价巷道支护效!果与安全程度必要】时应调整锚喷支护】形式与参《数,
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