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7.1喷锚支护的类型有哪些各有什么特点?常用的喷锚支护类型有喷混凝土支护、喷混凝土+锚杆支护、喷混凝土+锚杆支护+钢筋网支护、喷混凝土+锚杆支护+钢筋网支护+钢架支护等1喷混凝土支护混凝土支护施工及时,速度快,施工简便,且混凝土有柔性,紧贴围岩,能与围岩共同变形2喷混凝土+锚杆支护锚杆还具有深入性,能够深入围岩内部一定深度,对围岩起到约束作用,有锚杆加固的岩体可以允许有较大变形而不破坏,因此,喷混凝土+锚杆支护具有比传统支护更好的调控围岩变形的作用3喷混凝土+锚杆+钢筋网支护钢筋网铺在混凝土中间,可以防止喷射混凝土因塌落、收缩、振动和位移而导致裂缝的作用,以及作为改善喷混凝土受力的构造钢筋,止匕外,安装钢筋网后打锚杆可以增加钢筋网的稳定性4喷混凝土+锚杆+钢筋网+钢架支护当支护结构由钢架、钢筋网和喷混凝土构成时,可将钢筋网的部分视为受力钢筋,可提高喷射混凝土的抗剪、抗弯强度及整体性,减少喷射混凝土的收缩裂纹,防止局部掉块
7.2喷锚支护理论经历了怎样的发展历程?锚喷支护理论,又称现代支护理论,其发展历程大致如下20世纪50年代以来,岩体力学开始成为一门独立的学科,围岩弹性、弹塑性及粘弹性解答逐渐出现同时,锚杆与喷射混凝土一类新型支护的出现和与此相应的一套新奥地利隧道设计施工方法的兴起,终于形成了以岩体力学原理为基础的、考虑支护与围岩共同作用的隧道工程现代支护理论现代支护理论的形成与发展,首先是由于喷锚支护等现代支护结构的大量使用,给人们积累了丰富的经验,新奥法是典型的代表尤其是现场监控量测的应用,至20世纪80年代又将现场监控量测与理论分析结合起来,发展成为一种适应隧道工程特点的和当前技术水平的新的设计方法一一现场监控设计方法;随着岩石力学理论的发展,20世纪60年代中期和70年代末期,以有限元法和边界元法为基础的数值解法开始运用到隧道工程中来20世纪70年代后期,在解析方面,国内外学者对轴对称问题获得了比较完善的解答,提出了喷锚支护的一些计算与设计方法,在国内外称为收敛-约束法或特征曲线法有限元法、边界元法及离散元法等数值解法迅速发展,模拟围岩弹塑性、黏弹塑性及岩体节理面等的大型程序已经很多,这些理论都是以支护与围岩共同作用和需得知地应力及施工条件为前提的,比较符合隧道工程的力学原理隧道工程支护结构理论的另一类内容,是岩体中由于节理裂隙切割而形成的不稳定块体失稳,一般应用工程地质和力学计算相结合的分析方法,即岩石块体极限平衡分析法此外,在隧道工程支护结构设计中应用可靠性理论,推行概率极限状态设计研究方面也取得了重要进展隧道工程支护结构理论正在不断发展,从发展趋势看,新奥法开创的理论一经验一量测三者结合的“信息化设计”体现了隧道工程支护结构设计理论的发展方向
7.3喷锚支护的力学作用有哪些?
1、混凝土的作用
(1)支撑围岩由于喷层能与围岩密贴和黏结,并给围岩表面以抗力和剪力,从而可使围岩处于三向受力的有利状态,防止围岩强度恶化;
(2)“卸载”作用由于喷层属柔性,能有控制地使围岩在不出现有害变形的前提下,产生一定程度的塑性,从而围岩“卸载”;
(3)填平补强围岩:喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙,填充表面凹穴,使裂隙分割的岩块层面黏结在一起,保持岩块间的咬合、镶嵌作用,提高其间的黏结力、摩阻力,有利于防止围岩松动,并避免或缓和围岩应力集中;
(4)覆盖围岩表面喷层直接粘贴岩面,形成防风化和止水的防护层,并阻止节理裂隙中充填物流失;
(5)分配外力通过喷层把外力传给锚杆、网架等,使支护结构受力均匀分担.
2、锚杆的作用
(1)加固围岩锚杆的加固作用使围岩中,尤其是松动区中的节理裂隙、破裂面得以连接,从而提高了锚固区围岩的强度,即c、6值,尤其对节理发育的岩体和围岩松动区的加固作用更为明显,有助于裂隙岩体和围岩松动区形成整体;
(2)发挥悬吊作用和抗剪作用,以加固不稳定块体;
(3)形成沿开挖面的受力环区,将开挖面处的高应力延伸到岩体深处;
(4)改善岩石-混凝土结构体系的承重效果,起到锁定岩石共同受力的作用;
(5)限制围岩变形,减少开挖过程中引起的松动;
(6)提高层间摩阻力,形成“组合梁”
3、钢架的作用
(1)与喷射混凝土、锚杆、钢筋网一起,构成钢筋混凝土支护结构一一初期支护,以达到提高支护结构的强度和刚度、稳定围岩、抑制围岩变形的效果;
(2)作为顶部保护在采用超前支护的场合,还作为超前小导管等的支点,支撑掌子面前方的围岩和荷载,抑制围岩松弛和崩塌;
(3)作为喷射混凝土的环形构造钢筋,提高喷射混凝土的承载力;
(4)作为保证横截面几何形状的模板
4、钢筋网的作用钢筋网能起到防止喷射混凝土因塌落、收缩、振动和位移而导致裂缝的作用,以及作为改善喷混凝土受力的构造钢筋另外,当支护结构由钢架、钢筋网和喷混凝土构成时,可将钢筋网的部分视为受力钢筋,可提高喷射混凝土的抗剪、抗弯强度及整体性,减少喷射混凝土的收缩裂纹,防止局部掉块
7.4现代支护理论的内容是什么?
(1)在对围岩和围岩压力的认识上现代支护理论则认为围岩具有自承能力,围岩作用于支护上的压力不是松散压力,而是阻止围岩变形的形变压力
(2)在围岩和支护间的相互关系上现代支护理论则将围岩和支护作为一个统一体,二者组成“围岩-支护”体系共同参与工作
(3)在支护功能和作用原理上:现代支护则是为了及时稳定和加固围岩
(4)凭借现场实验和测试手段,划定围岩等级,获得力学参数,指导施工
(5)在支护形式和工艺上:对于不同地质条件、力学特征的围岩,灵活采用不同的支护方式和相应的力学计算模型
7.5喷锚支护设计程序和三种方法各自的作用是什么?三种设计方法工程类比法;理论计算法;现场监控法
(1)上述三种方法并用的设计程序是:用工程类比法先行初步设计(依据有关喷锚支护规范);再根据工程实际情况(主要是围岩力学属性和岩体结构类型),选择适当的理论计算方法,分析洞室稳定性,验算初步设计的支护参数;然后在施工中对“围岩-支护”结构体系的力学动态进行必要而有效的现场监控量测,以其提供的信息和围岩地质详勘结果(必要和可能时结合理论电算分析)进行对比,把原设计和施工中与实际不符的部分立即予以变更,使之与实际情况相符
(2)在这个设计程序中,三种方法的作用有所不同工程类比法所确定的支护参数作为理论验算和现场监控设计的初选值,同时也作为编制工程预算和制订施工方案的初步依据;理论计算法作为对工程类比设计方案的理论论证,同时为分析支护的作用提供一些定性的或半定量的理论依据;现场监控量测作为对原设计和施工的现场检验和调整,使之更合理、可靠、经济在具体的设计中,根据围岩地质、力学特点的不同,三种方法的结合可以有所侧重。