数学岩石地下工程.pptx

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1、1一、地应力一、地应力:是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体也称岩体初始应力、绝对应力初始应力、绝对应力或或原岩应力原岩应力。自重应力自重应力:由上覆岩体的自重所引起的应力。由上覆岩体的自重所引起的应力。构造应力构造应力:地层中由于过去地质构造运动产生和现在正地层中由于过去地质构造运动产生和现在正 在活动与变化的应力，地质作用残存的应力。在活动与变化的应力，地质作用残存的应力。地应力及其测量地应力及其测量上次课内容上次课内容二、地应力分布理论：二、地应力分布理论：1 1）海姆假设：）海姆假设：2 2）金尼克假设：）金尼克假设：直接测量法直接测

2、量法：由测量仪器直接测量和记录各种应力量，并由这些应由测量仪器直接测量和记录各种应力量，并由这些应由测量仪器直接测量和记录各种应力量，并由这些应由测量仪器直接测量和记录各种应力量，并由这些应 力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。间接测量法：间接测量法：借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中 某些与

3、应力有关的间接物理量的变化，然后由测得的间接物某些与应力有关的间接物理量的变化，然后由测得的间接物某些与应力有关的间接物理量的变化，然后由测得的间接物某些与应力有关的间接物理量的变化，然后由测得的间接物 理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。三、测量方法：三、测量方法：第1页/共33页2第第7 7章章 岩体力学在地下工程中的应用岩体力学在地下工程中的应用 岩石地下工程：岩石地下工程：是指在岩石中开挖并临时或永是指在岩石中开挖并临时或永久修建的各种工程

4、。久修建的各种工程。如地下井巷、隧道、峒室等如地下井巷、隧道、峒室等主要内容：主要内容：岩体二次应力状态基本概念岩体二次应力状态基本概念岩石地下工程围岩应力解析法分析岩石地下工程围岩应力解析法分析围岩压力与控制围岩压力与控制岩石地下工程的监测及软岩支护岩石地下工程的监测及软岩支护第2页/共33页3第一节第一节 岩体二次应力状态的基本概念岩体二次应力状态的基本概念一、基本概念一、基本概念围岩：围岩：由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，应力由于人工开挖使岩体的应力状态发生了变化，应力 状态被改变了的岩体叫围岩。状态被改变了的岩体叫围岩。应力重分布：应力重分布：从原始应力场变化到新的平衡应力场的

5、过程。从原始应力场变化到新的平衡应力场的过程。二次应力：二次应力：经过应力重分布形成的新的平衡应力经过应力重分布形成的新的平衡应力 。地压显现地压显现(现象现象)：开巷及由于应力重新分布而引起围岩开巷及由于应力重新分布而引起围岩支架支架 的变形与破坏现象。的变形与破坏现象。地压：地压：即地层压力，通常指由于围岩的变形与破坏而对支即地层压力，通常指由于围岩的变形与破坏而对支护护 结构的作用力。结构的作用力。围岩作用在支护结构的力，称为围岩作用在支护结构的力，称为狭义地压狭义地压。岩体内部原岩作用于围岩上的压力，叫做岩体内部原岩作用于围岩上的压力，叫做广义地广义地压。压。掌握概念掌握概念第3页/共

6、33页4二、地下工程稳定二、地下工程稳定稳定定义：稳定定义：地下工程工作期限内，安全和所地下工程工作期限内，安全和所 需最小断面得以保证，称为稳定。需最小断面得以保证，称为稳定。稳定条件稳定条件 ：地下工程岩体或支护体中危险点的应力和位移；岩体或支护材料的强度极限和位移极限。求二次应力状态时，要给出的求二次应力状态时，要给出的基本条件：基本条件：原始应力原始应力 本构关系本构关系 岩体性质参数岩体性质参数第4页/共33页5地下工程稳定性地下工程稳定性自稳：自稳：不需要支不需要支护围岩自身能保护围岩自身能保持长期稳定持长期稳定人工稳定人工稳定：需：需要支护才能保要支护才能保持围岩稳定持围岩稳定可

7、分为两类：可分为两类：第5页/共33页6稳定性问题稳定性问题的力学本质的力学本质自稳自稳不自稳不自稳围岩内围岩内危险点危险点的应力的应力和位移和位移计算围岩压力计算围岩压力支护中危险点的应力或位移大于支大于支护极限护极限小于支小于支护极限护极限人工稳定人工稳定改革支护第6页/共33页7三、深埋三、深埋地下工程地下工程地下工程自身影响达不到地表地下工程自身影响达不到地表的，称为的，称为深埋深埋，反之，反之浅埋。浅埋。（2 2）当埋深等于或大于巷道半径）当埋深等于或大于巷道半径R R0 0（或其宽、高）（或其宽、高）的的2020倍倍以上时，以上时，巷道影响范围巷道影响范围（3 3-5R-5R0 0

8、）以以内的岩体自重可以忽略不计；原岩水平应力可以内的岩体自重可以忽略不计；原岩水平应力可以简化为简化为均匀分布均匀分布，通常误差不大，通常误差不大1010以下。以下。（3 3）深埋的水平巷道长度较大时，可作为）深埋的水平巷道长度较大时，可作为平面应变平面应变问题处理。其它类型巷道，或作为空间问题，或问题处理。其它类型巷道，或作为空间问题，或作为全平面应变问题处理。作为全平面应变问题处理。深埋地下工程的特点为深埋地下工程的特点为：（1 1）可视为无限体中的孔洞问题，孔洞各方向无）可视为无限体中的孔洞问题，孔洞各方向无穷远处，仍为穷远处，仍为原岩应力原岩应力；第7页/共33页8解析方法解析方法数值

9、方法数值方法试验方法试验方法四、地下工程稳定性分析途径四、地下工程稳定性分析途径第8页/共33页9解析法解析法是指采用数学力学的计算取得是指采用数学力学的计算取得闭合解的方法闭合解的方法。在采用数学力学方法解岩石力学问题时，必然要用在采用数学力学方法解岩石力学问题时，必然要用到反映这些岩石力学到反映这些岩石力学基本性质的关系式基本性质的关系式，即，即本构方本构方程程。因此在使用解析法时，要特别注意这些物理量。因此在使用解析法时，要特别注意这些物理量关系式和岩体所处的物理状态相匹配，反映其真实关系式和岩体所处的物理状态相匹配，反映其真实的力学行为。的力学行为。例如：例如：在自稳情况下在自稳情况下

10、，岩体处于全应力应变曲线的，岩体处于全应力应变曲线的峰前阶段峰前阶段，岩体属于，岩体属于变形体变形体范畴，通常用范畴，通常用变形体力变形体力学学的方法研究。应力不超过弹性范围时，最适合用的方法研究。应力不超过弹性范围时，最适合用弹性力学方法，否则宜用弹塑性力学或损伤力学方弹性力学方法，否则宜用弹塑性力学或损伤力学方法研究。法研究。第二节第二节 岩石地下工程围岩应力解析法分析岩石地下工程围岩应力解析法分析第9页/共33页10地下岩体工程围岩应力重分布地下岩体工程围岩应力重分布 地下洞室围岩应力计算问题可归纳为：地下洞室围岩应力计算问题可归纳为：开挖前岩体天然应力状态（或称一次应力、初始应力和地应

11、力等）的确定；开挖后围岩重分布应力（或称二次应力）的计算；支护衬砌后围岩应力状态的改善。第10页/共33页11一、弹性条件下地下岩体工程围岩应力分一、弹性条件下地下岩体工程围岩应力分布布 轴对称圆形巷道围岩的弹性应力状态轴对称圆形巷道围岩的弹性应力状态 1.1.基本假设基本假设1 1）围岩为均质、各向同性、线弹性，无蠕变性或粘）围岩为均质、各向同性、线弹性，无蠕变性或粘性行为；性行为；2 2）原岩应力为各向等压（静水压力）状态；）原岩应力为各向等压（静水压力）状态；3 3）巷道断面为圆形，在无限长的巷道长度里围岩的）巷道断面为圆形，在无限长的巷道长度里围岩的性质一致。于是可以采用平面应变问题的

12、方法，取性质一致。于是可以采用平面应变问题的方法，取巷道的任一截面作为其代表研究。巷道的任一截面作为其代表研究。4 4）符合深埋条件，并且埋深）符合深埋条件，并且埋深Z Z大于或等于大于或等于2020倍的巷道倍的巷道半径半径R R0 0（或其宽，高）即有（或其宽，高）即有 研究表明：研究表明：当埋深当埋深Z Z2020R R0 0时，忽略巷道影时，忽略巷道影响范围（响范围（3 35 5倍倍R R0 0）内的岩石自重，与原问题的误）内的岩石自重，与原问题的误差不超过差不超过1010。于是，水平原岩应力可以简化为均。于是，水平原岩应力可以简化为均布的。这样，原问题就构成荷载与结构都是轴对称布的。这

13、样，原问题就构成荷载与结构都是轴对称的平面应变圆孔问题。的平面应变圆孔问题。第11页/共33页122、基本方程、基本方程平衡方程：平衡方程：即即 上式中，忽略高阶无穷小量，令上式中，忽略高阶无穷小量，令，可得方程：，可得方程：（1）几何方程：几何方程：径向变形：则径向应变 切向变形：则切向应变 （2）第12页/共33页133、边界条件、边界条件本构方程：本构方程：广义虎克定律 （3）边界条件：边界条件：第13页/共33页144、结论、结论 1 1）双向等压应力场中，圆孔周边处于压应力状态）双向等压应力场中，圆孔周边处于压应力状态2 2）双向等压应力场中，圆孔周边最大应力集中系数，）双向等压应力

14、场中，圆孔周边最大应力集中系数，与孔径无关，而其他各点应力与孔径有关与孔径无关，而其他各点应力与孔径有关3 3）若以超过原岩应力值的）若以超过原岩应力值的5 5作为影响半径的边界，作为影响半径的边界，则的影响半径则的影响半径r r=5=5r0 4 4）双向等压应力场中，圆孔周边任意点切向应力与）双向等压应力场中，圆孔周边任意点切向应力与径向应力之和为常数径向应力之和为常数2P2P0.0.第14页/共33页15一、围岩压力的基本概念一、围岩压力的基本概念狭义围岩压力狭义围岩压力：围岩作用于支护上的压力。（围岩和支护被看成独立的两个体系）：围岩作用于支护上的压力。（围岩和支护被看成独立的两个体系）

15、广义围岩压力广义围岩压力：支护与围岩是一个共同体，二次应力的全部作用力视为围岩压力。：支护与围岩是一个共同体，二次应力的全部作用力视为围岩压力。围岩支架共同作用围岩支架共同作用（interaction between rock and suppportsinteraction between rock and suppports）:支架和围岩耦支架和围岩耦合作用和互为影响的情况合作用和互为影响的情况 第三节第三节 围岩压力与控制围岩压力与控制第15页/共33页16支护支护-围岩共同作用原理围岩共同作用原理围岩既是产生支护荷载的围岩既是产生支护荷载的主体主体，又是承受岩层，又是承受岩层荷载的结构

16、，支护荷载的结构，支护-围岩作为整体相互作用，共同围岩作为整体相互作用，共同承担围岩压力。摒弃了过去岩体作为对支护结构的承担围岩压力。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。荷载采用厚衬砌的传统做法。围岩压力是围岩压力是变形压力变形压力和和松动压力松动压力的组合，大部的组合，大部分压力分压力(特别是变形压力特别是变形压力)由围岩自身承担，只有少由围岩自身承担，只有少部分转移到支护结构上；支护荷载既取决于围岩的部分转移到支护结构上；支护荷载既取决于围岩的性质性质，又取决于支护结构的，又取决于支护结构的刚度刚度和支护和支护时间时间；围岩；围岩的松动区和围岩内的二次应力状态又与支护结

17、构的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。性质和支护时间有关。第16页/共33页17三、地压的形成三、地压的形成地压：地压：是硐室等工程体开挖后，岩体变形和破坏所形成的作用在围岩是硐室等工程体开挖后，岩体变形和破坏所形成的作用在围岩和支护体上的力。和支护体上的力。有的称为有的称为“地层压力地层压力”，“围岩压力围岩压力”，“岩石压力岩石压力”，都都是与地压同一个意义是与地压同一个意义 通常将由于岩体变形而对支护或衬砌给予的压力，称为通常将由于岩体变形而对支护或衬砌给予的压力，称为变形变形压力压力；将岩体破坏和松动对支护或衬砌造成的压力，称为；将岩体破坏和松动对支护或衬

18、砌造成的压力，称为松动压力松动压力。变形量的大小以及破坏程度的强弱就决定着地压力的大小。变形量的大小以及破坏程度的强弱就决定着地压力的大小。第17页/共33页18三、地压的形成三、地压的形成在不同性质的岩石中，由于它们的变形和破坏性质不同，所以产生地压在不同性质的岩石中，由于它们的变形和破坏性质不同，所以产生地压力的主导因素也就不同，通常可以遇到力的主导因素也就不同，通常可以遇到下列三种情况下列三种情况。(1)(1)在整体性良好在整体性良好、裂隙节理不发育的坚硬岩石中，岩石只有弹性变形、裂隙节理不发育的坚硬岩石中，岩石只有弹性变形而无塑性变形，岩石没有破坏和松动。如果开挖完成后进行支护或衬而无

19、塑性变形，岩石没有破坏和松动。如果开挖完成后进行支护或衬砌，则这时砌，则这时支护上没有地压力支护上没有地压力。洞室支护主要用来防止岩石的风化以。洞室支护主要用来防止岩石的风化以及剥落碎块的掉落。及剥落碎块的掉落。(2)(2)在中等质量的岩石中在中等质量的岩石中，不仅有弹性变形，而且还有塑性变形，少量，不仅有弹性变形，而且还有塑性变形，少量岩石破碎。地压力主要是由较大的变形所引起，岩石的松动坍落甚小，岩石破碎。地压力主要是由较大的变形所引起，岩石的松动坍落甚小，这类岩石中主要是产生这类岩石中主要是产生“变形压力变形压力”。(3)(3)在破碎和软弱岩石中在破碎和软弱岩石中，由于裂隙纵横切割，岩体强

20、度很低，围岩应，由于裂隙纵横切割，岩体强度很低，围岩应力超过岩体强度很多。在这类岩石中，力超过岩体强度很多。在这类岩石中，坍落和松动坍落和松动是产生地压力的主是产生地压力的主要因素，而松动压力是主要的地压力。当没有支护或衬砌时，岩石的要因素，而松动压力是主要的地压力。当没有支护或衬砌时，岩石的破坏范围可能逐渐扩大发展，故需要立即进行支护或衬砌。破坏范围可能逐渐扩大发展，故需要立即进行支护或衬砌。第18页/共33页19四、影响地压力的因素四、影响地压力的因素 上面是岩石性质对于地压力的影响，为主要因素，下面讨论其它因上面是岩石性质对于地压力的影响，为主要因素，下面讨论其它因素对地压力的影响。素对

21、地压力的影响。(1)(1)洞室的形状和大小：洞室的形状和大小：洞室大小对于围岩应力分布会产生影响；洞室大小对于围岩应力分布会产生影响；同样，洞室的形状对地压力的大小也有影响。同样，洞室的形状对地压力的大小也有影响。(2)(2)地质构造：地质构造：地质构造对于围岩的稳定性及地压力的大小起着地质构造对于围岩的稳定性及地压力的大小起着重要影响。地质构造简单、地层完整、无软弱结构面，围岩就稳定，重要影响。地质构造简单、地层完整、无软弱结构面，围岩就稳定，地压力也就小。地压力也就小。(3)(3)支护的型式和刚度：支护的型式和刚度：目前采用的支护可分为两类：目前采用的支护可分为两类：一类叫做一类叫做外部支

22、护外部支护，也称普通支护或所谓老式支护。这种支护作用，也称普通支护或所谓老式支护。这种支护作用在围岩的外部，依靠支护结构成的承载能力来承受地压力。在围岩的外部，依靠支护结构成的承载能力来承受地压力。另一类叫做另一类叫做内承支护或自承支护内承支护或自承支护，这种支护的特点是依靠增加围岩，这种支护的特点是依靠增加围岩的自承作用来稳固洞室，一般可能比较经济。的自承作用来稳固洞室，一般可能比较经济。支护的刚度愈大，则允许的变形就愈小，地压力就愈大。支护的刚度愈大，则允许的变形就愈小，地压力就愈大。在一定的变形范围内，支护上的地压力是随着支护以前围岩在一定的变形范围内，支护上的地压力是随着支护以前围岩的

23、变的变 形量增加减少的。形量增加减少的。第19页/共33页20四、影响地压力的因素四、影响地压力的因素 (4)(4)洞室深度洞室深度：一般说来，当围岩处于弹性状态时，一般说来，当围岩处于弹性状态时，地压力不应当与洞室的埋深有关。但当围岩中出现塑地压力不应当与洞室的埋深有关。但当围岩中出现塑性区时，洞室的埋置深度应当对地压力有影响。性区时，洞室的埋置深度应当对地压力有影响。(5)(5)时间：时间：岩体的变形和破坏都有一个时间过程，岩体的变形和破坏都有一个时间过程，所以地压力一般都与时间有关。所以地压力一般都与时间有关。(6)(6)施工方法：施工方法：地压力的大小与洞室的施工方法和地压力的大小与洞

24、室的施工方法和施工速率也有较大关系。施工速率也有较大关系。第20页/共33页21五、工程体地压的计算五、工程体地压的计算 弹塑性位移的解析计算及其复杂，甚至不可能，弹塑性位移的解析计算及其复杂，甚至不可能，所以早期的地压计算，无法考虑弹塑性位移造成所以早期的地压计算，无法考虑弹塑性位移造成的地压，只能在围岩破裂阶段用极限平衡分析法的地压，只能在围岩破裂阶段用极限平衡分析法确定工程体的地压，这是现行各种实用计算方法确定工程体的地压，这是现行各种实用计算方法的一大简化的一大简化 。对地下工程体的地压计算，主要有对地下工程体的地压计算，主要有普氏计普氏计算方法算方法、太沙基计算方法太沙基计算方法、卡

25、斯特纳计算方法卡斯特纳计算方法。第21页/共33页22岩石地下工程稳定与围岩控制岩石地下工程稳定与围岩控制1 1 1 1维护岩石地下工程稳定的基本原则：维护岩石地下工程稳定的基本原则：维护岩石地下工程稳定的基本原则：维护岩石地下工程稳定的基本原则：合理利用和充分发挥岩体强度合理利用和充分发挥岩体强度合理利用和充分发挥岩体强度合理利用和充分发挥岩体强度改善围岩的应力条件改善围岩的应力条件改善围岩的应力条件改善围岩的应力条件合理支护合理支护合理支护合理支护强调监测和信息反馈强调监测和信息反馈强调监测和信息反馈强调监测和信息反馈2 2 2 2、支护分类：、支护分类：、支护分类：、支护分类：按材料分类

26、钢、木、钢筋混凝土、砖按材料分类钢、木、钢筋混凝土、砖按材料分类钢、木、钢筋混凝土、砖按材料分类钢、木、钢筋混凝土、砖石、玻璃钢；石、玻璃钢；石、玻璃钢；石、玻璃钢；另，根据支护作用的性质分为另，根据支护作用的性质分为另，根据支护作用的性质分为另，根据支护作用的性质分为普通支护普通支护普通支护普通支护和和和和锚喷支护锚喷支护锚喷支护锚喷支护第22页/共33页23六、锚喷支护六、锚喷支护锚杆与喷射混凝土联合支护的简称锚杆与喷射混凝土联合支护的简称锚杆的作用：锚杆的作用：悬吊作用；组合作用；加固作用锚杆分类：锚杆分类：按锚固长度：集中锚固；全长锚固按锚固方式：机械锚固；粘结锚固按锚杆材质：木锚杆；

27、竹锚杆；金属锚杆；钢筋（钢丝绳）砂浆锚杆；树脂锚杆；玻璃钢锚杆第23页/共33页24五、锚喷支护五、锚喷支护锚杆支护参数的设计：锚杆支护参数的设计：1 1、按悬吊原则确定锚杆支护设计方法、按悬吊原则确定锚杆支护设计方法悬吊原则：悬吊原则：顶板一定范围内有稳定岩层，将破坏区载荷悬吊于顶板一定范围内有稳定岩层，将破坏区载荷悬吊于稳定岩层。稳定岩层。顶板一定范围内不存在稳定岩层，将破坏区载荷悬顶板一定范围内不存在稳定岩层，将破坏区载荷悬吊于巷道两帮上部的岩层上。吊于巷道两帮上部的岩层上。如果锚杆在两帮上部岩层中的锚固力小于破坏区岩如果锚杆在两帮上部岩层中的锚固力小于破坏区岩层重力时，不宜单独采用锚杆

28、支护。层重力时，不宜单独采用锚杆支护。第24页/共33页25五、锚喷支护五、锚喷支护1 1、按悬吊原则确定锚杆支护设计方法、按悬吊原则确定锚杆支护设计方法1 1）锚杆长度：）锚杆长度：其中：其中：其中：其中：外露端长度约外露端长度约外露端长度约外露端长度约0.15m0.15m0.15m0.15m 有效支护长度有效支护长度有效支护长度有效支护长度 固定端长度（固定端长度（固定端长度（固定端长度（0.30.30.30.30.4m0.4m0.4m0.4m）的确定：顶板一定范围坚固稳定岩层位置容的确定：顶板一定范围坚固稳定岩层位置容的确定：顶板一定范围坚固稳定岩层位置容的确定：顶板一定范围坚固稳定岩层

29、位置容易确定时，易确定时，易确定时，易确定时，L L L L2 2 2 2 被悬吊岩层厚度。被悬吊岩层厚度。被悬吊岩层厚度。被悬吊岩层厚度。第25页/共33页26五、锚喷支护五、锚喷支护2 2、按组合梁理论计算锚杆支护参数：、按组合梁理论计算锚杆支护参数：适于层状完整岩体，平顶巷道顶板一定范围不存在坚适于层状完整岩体，平顶巷道顶板一定范围不存在坚固稳定岩层时，此时锚杆作用是夹紧力增大岩层间摩固稳定岩层时，此时锚杆作用是夹紧力增大岩层间摩擦力，避免层间滑动、离层、冒落。擦力，避免层间滑动、离层、冒落。有效长度的确定：有效长度的确定：有效长度的确定：有效长度的确定：按最下一层岩石外表面抗拉强度确定

30、组合梁厚度按最下一层岩石外表面抗拉强度确定组合梁厚度按最下一层岩石外表面抗拉强度确定组合梁厚度按最下一层岩石外表面抗拉强度确定组合梁厚度拉应力拉应力拉应力拉应力 则则则则 其中其中 ：k k1 1抗拉安全系数（抗拉安全系数（3 35 5）；）；q q组合梁上受的均布载荷组合梁上受的均布载荷 岩石抗拉强度岩石抗拉强度 ；B B巷道跨度巷道跨度 ；d d锚杆直径；锚杆直径；杆杆体材料抗剪强度体材料抗剪强度 ；第26页/共33页27第四节第四节 岩石地下工程的监测及软岩支护岩石地下工程的监测及软岩支护目前，现场观测的内容有目前，现场观测的内容有应力应力应变关系、变形和位移、岩体特性参数、矿柱与支应变

31、关系、变形和位移、岩体特性参数、矿柱与支架架或或荷以及锚杆荷以及锚杆(或锚索或锚索)的锚固力的锚固力等。所使用的测试方法与诸多科学技术领域相联等。所使用的测试方法与诸多科学技术领域相联系，概括起来，按仪器的测试原理可分为系，概括起来，按仪器的测试原理可分为机械法、光电测法和声测法机械法、光电测法和声测法等等 第27页/共33页28一、松软岩体的支护一、松软岩体的支护软岩巷道变形破坏的特征：软岩巷道变形破坏的特征：围岩变形速度快，变形量大围岩变形速度快，变形量大围岩变形持续时间很长，甚至持久变形围岩变形持续时间很长，甚至持久变形四面来压，底臌严重四面来压，底臌严重随断面加大或埋深增大或邻近采动影

32、响，变形将显著增大随断面加大或埋深增大或邻近采动影响，变形将显著增大支护方式、支护阻力对围岩变形影响较大支护方式、支护阻力对围岩变形影响较大松软岩体的属性：松、散、软、弱松软岩体的属性：松、散、软、弱第28页/共33页29二、软岩二、软岩巷道巷道维护的几个问题维护的几个问题合理选择巷道位置合理选择巷道位置，重点考虑：岩石的性质及支撑压力的影响。，重点考虑：岩石的性质及支撑压力的影响。巷道断面形状的选择巷道断面形状的选择，主要根据地压的大小，方向。，主要根据地压的大小，方向。破岩方式的选择破岩方式的选择以不破坏或少破坏巷道围岩为原则，若采用钻眼爆破则应采以不破坏或少破坏巷道围岩为原则，若采用钻眼

33、爆破则应采用光面爆破。用光面爆破。支护方式和支护结构的选择支护方式和支护结构的选择支护结构应具有支护结构应具有“先柔后刚先柔后刚”的特性，一般需要二次支护。的特性，一般需要二次支护。初始支护结构：锚喷支护，初始支护结构：锚喷支护，U U形金属可缩性支架。形金属可缩性支架。二次支护：锚喷支护，砌碹。二次支护：锚喷支护，砌碹。第29页/共33页30二、软岩巷道维护的几个问题二、软岩巷道维护的几个问题加强巷道底板管理加强巷道底板管理 软岩巷道特别是具有膨胀性的围岩，多发生底臌。软岩巷道特别是具有膨胀性的围岩，多发生底臌。采用砌块砌筑底拱，有时也用锚杆，总的原则采用砌块砌筑底拱，有时也用锚杆，总的原则

34、须使拱的两端压在墙下，与墙体形成整体结构。须使拱的两端压在墙下，与墙体形成整体结构。重视防水封闭措施重视防水封闭措施软岩遇水膨胀或崩解风化，尽量减少水与岩石的接软岩遇水膨胀或崩解风化，尽量减少水与岩石的接触，尽可能采取喷浆封闭措施。触，尽可能采取喷浆封闭措施。重视围岩的监测重视围岩的监测 第30页/共33页31三、新奥法简介三、新奥法简介“新奥地利隧道施工法新奥地利隧道施工法”（NATMNATM）法，由奥地利学派创始人之一米勒教授提出的。包括）法，由奥地利学派创始人之一米勒教授提出的。包括三方面的内容：三方面的内容：1 1、支护、支护-围岩共同作用原理。围岩共同作用原理。2 2、柔性支护观点、

35、柔性支护观点锚喷网综合支护为主要支护手段。锚喷网综合支护为主要支护手段。3 3、设计、施工、监测一条龙作业方式。、设计、施工、监测一条龙作业方式。第31页/共33页32三、新奥法简介三、新奥法简介新奥法施工技术的基本原理：新奥法施工技术的基本原理：1.1.充分发挥或利用围岩的自承能力充分发挥或利用围岩的自承能力2.2.增强围岩的迁都，均衡围岩应力的分布，并允许围岩有一定程度的变形，以减小对支增强围岩的迁都，均衡围岩应力的分布，并允许围岩有一定程度的变形，以减小对支护的围岩压力；护的围岩压力；3.3.利用现场的监测进行反馈施工。利用现场的监测进行反馈施工。新奥法认为支护体系中岩体是主要承载单元，在技术上和经济上都是合理的新奥法认为支护体系中岩体是主要承载单元，在技术上和经济上都是合理的优点：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。工顺序。第32页/共33页33感谢您的观看！第33页/共33页