喷锚支护PPT学习教案

1、会计学1喷锚支护喷锚支护锚杆长度21lhllyl锚杆长度；l1锚固长度；hy加固长度；l2外露长度。第1页/共41页l 锚杆加固侧壁危岩的计算锚杆加固侧壁危岩的计算锚杆加固侧壁危岩沿滑裂面下滑力： cosG抗滑力： tansinsin/costansinNANGgg考虑安全系数后，锚杆钢筋所需截面积： tansinsin/costansincosggggRRKGA第2页/共41页锚杆整体加固设计原理和计算方法锚杆整体加固设计原理和计算方法l 按悬吊设计原理的计算方法按悬吊设计原理的计算方法锚杆按悬吊原理的计算p 锚杆长度锚杆长度l21lhlly第3页/共41页a.a.锚杆的锚固长度锚杆的锚固长

2、度l1mgmRdl 41按经验选取时，一般楔缝式砂浆锚杆可取30cm，螺纹钢筋砂浆锚杆可取其直径的2030倍。根据砂浆与钢筋的粘结力，使钢筋发挥最大能力时，m砂浆与锚杆钢筋的粘结力；dm锚杆钢筋直径。第4页/共41页砂浆锚杆有可能由于砂浆与孔壁岩石的粘结力不足而破坏，故锚固长度为：zzmgddRl 421m砂浆与钻孔壁岩石的粘结力；dm砂浆锚杆钻孔直径。岩石名称岩石名称粘结力粘结力（公斤（公斤/厘米厘米2）岩石名称岩石名称粘结力粘结力（公斤（公斤/厘米厘米2）大理岩赤铁矿磁铁矿花岗岩粘土质页岩3027252418辉绿岩石灰岩凝灰岩铝矾土13252012砂浆与岩石的粘结力参考值（砂浆标号为200

3、300时）第5页/共41页b.锚杆的加固长度锚杆的加固长度hy可按围岩的荷载高度或用声波等测试技术量测松动圈的办法确定。按荷载高度取值时，hy=N0KL。c.锚杆的外露长度锚杆的外露长度l2考虑设置垫板和钢筋网等必须的，一般可取520cm，不应超过喷混凝土厚度。锚杆长度按上式计算后，还可考虑因洞室开挖轮廓锚杆长度按上式计算后，还可考虑因洞室开挖轮廓线不平整而增加附加长度，一般为线不平整而增加附加长度，一般为20cm20cm。对大洞室。对大洞室的拱脚等处，锚杆应适当加长，可取拱顶锚杆的的拱脚等处，锚杆应适当加长，可取拱顶锚杆的1.21.2倍。倍。第6页/共41页p 锚杆直径、间距和布置锚杆直径、

4、间距和布置a.a.锚杆的直径锚杆的直径与受力要求有关外，还与钻孔直径有密切关系。因钻孔与锚杆钢筋之间需留有一定的间隙，以使砂浆灌实，一般规定锚杆钢筋直径应比钻孔直径小1620mm为宜，取1825mm。b.b.锚杆的间距锚杆的间距 ygmKhRda2围岩容重；K安全系数，取1.52.0。要求l/a2。第7页/共41页c.c.锚杆的布置锚杆的布置整体布置的锚杆在洞室表面上可布置成方格形或梅花形。方格形布置对绑扎钢筋网较有利。梅花形布置时同一环或同一列的锚杆间距应为1.4a。锚杆在洞室横剖面上的布置与洞室轮廓线形状和岩层倾角有关。一般应垂直或接近垂直于洞室轮廓线或层理面，并应符合锚杆受力的有力方向。

5、第8页/共41页l 按组合拱设计原理的计算方法按组合拱设计原理的计算方法组合拱原理的计算锚杆长度应超过组合拱高度：2lKhlzK安全系数，取1.2；hz组合拱高度。组合拱跨度近似取：zhLl0L毛洞跨度。第9页/共41页组合拱假定为二端固定的等截面割圆拱，荷载按自重形式均布于拱轴上。单位长度上荷载为：hbq h荷载高度， h=N0KL ；b组合拱纵向宽度。第10页/共41页f/l00.10.20.30.40.5乘数乘数HnMnM0Q2.48480.001900.5141.20650.00580.00200.5520.77360.01380.00440.6140.54390.02200.0084

6、0.6920.40150.03100.01330.785QQl0Ql0ql0自重作用下二端固定等截面割圆拱内力 Q值为半个拱上的总荷载 f矢高 l0计算跨度。第11页/共41页拱脚处径向截面内力：nnnnnnnnnnHVNVHQ cossincossin弯矩Mn直接由表查得。第12页/共41页任意径向截面之内力为：nnnnNqrNqrNQqrrNMM cossincossin1cossincos100200第13页/共41页当锚杆径向布置时作裂缝强度校核。a.a.径向缝的强度校径向缝的强度校核核设组合拱有一条径向缝，与垂直线成角。假设剪力全由岩石承受，则应满足：yQQ zzybhbhcQ ta

7、nN第14页/共41页b.b.斜向缝的强度校斜向缝的强度校核核斜向缝计算设在组合拱某处有一条与该处共轴线成角的斜向缝AB，该缝在拱轴处径向截面上的剪力和轴力求法同前，合力为：22 NQR合力与拱轴线夹角为： NQ1tan第15页/共41页斜向缝AB上的剪力： cosRQ斜向缝AB上的正压力： sinRN斜向缝AB上岩石的抗剪力： tansinsin2RcbhQy斜向缝AB上锚杆的抗剪力： cosggmAQ当斜向缝与合力在拱轴线的同一侧时，上各式中用（-），），否则用（+），），因此斜向缝上强度：myQQQ第16页/共41页c.c.切向缝的强度校切向缝的强度校核核bISQ Q与垂直线成夹角截面处

8、的剪力；b组合拱纵向宽度；I组合拱全部断面的惯性矩；S切向缝上组合拱的截面积对组合拱中和轴的静力矩，当组合拱为矩形断面时：20242yhbSz第17页/共41页喷混凝土结构的设计原理和计算方法喷混凝土结构的设计原理和计算方法l 局部加固原理和计算方法局部加固原理和计算方法被节理裂隙切割形成的块状围岩中，围岩软弱结构面的组合，对围岩的变形和破坏起控制作用。常因一块危岩的旋转、错动或掉落，而引起围岩的失稳。因此，用喷混凝土加固围岩，这种观点称为局部加固原理或危岩原理。第18页/共41页p 按抗冲切破坏计算喷混凝土厚度按抗冲切破坏计算喷混凝土厚度冲切破坏计算luRKGd75. 00d0按冲切破坏验算

9、的喷混凝土厚度；G可能塌落的危岩重量；K冲切强度设计安全系数，K=3；u危岩与喷混凝土接触面周长；Rl喷混凝土的抗拉强度。第19页/共41页p 按抗粘结破坏计算喷混凝土厚度按抗粘结破坏计算喷混凝土厚度粘结破坏计算把混凝土层作为弹性地基梁考虑，围岩视作弹性地基，粘结力相当于弹性地基上的反力。第20页/共41页6052022 kQkMy由p引起的喷混凝土与岩面间的拉应力=ky，y为弹性地基上长梁在p作用下的变位：最大拉应力发生在x=0处，这时，M0=0，Q0=P，6=1，则： pkpy2,/2max434315. 14nEdkEIk 其中：第21页/共41页最大拉应力公式为：43max315. 1

10、2nEdkuG nRmax 3/13/465. 3EkRuGdnn为便于计算，简化为：nnRuGd 计算后采用的喷混凝土厚度不得小于5cm。第22页/共41页l 组合拱设计原理和计算方法组合拱设计原理和计算方法喷混凝土组合拱计算bdhqh 荷载以自重形式作用于该组合拱的拱轴线上：组合拱高度及计算跨度：dhLldhhyyz0第23页/共41页p 径向缝强度校核径向缝强度校核a.a.抗弯强度校核抗弯强度校核组合拱在任意径向截面的偏心距及压应力应满足：6zhNMe haayaaWMANWMAN 第24页/共41页当组合拱下边缘出现拉应力时，还需校核喷混凝土的抗拉强度：hllANWM ay岩石容许抗压

11、强度；ah喷混凝土容许抗压强度；ly喷混凝土容许抗拉强度。第25页/共41页b.b.抗剪强度校核抗剪强度校核组合拱在任意径向截面的抗剪强度应满足：hyQQQ yyybhdhbNcQ tan bdQhh 第26页/共41页p 斜向缝强度校核斜向缝强度校核a.a.斜向缝斜向缝AB上的抗剪强度校核上的抗剪强度校核hyQQQ tansinsindhhRcbhQyyyy sinbdQhh第27页/共41页b.b.斜向缝斜向缝AB上的抗拉强度校核上的抗拉强度校核hllANWM 式中： sindhbAy2sin6 dhbWy第28页/共41页喷锚结构设计原理和计算方法喷锚结构设计原理和计算方法锚杆喷混凝土联

12、合加固结构是将岩石、锚杆和喷混凝土三者视为一整体的组合结构，其设计原理和计算方法主要有三种。l 组合拱组合拱l 压剪破坏压剪破坏l 悬吊悬吊第29页/共41页锚喷结构可用受力分配的方法计算锚杆参数和喷混凝土厚度。即不稳定大块岩石或松动围岩，主要由锚杆承受，锚杆间不稳定岩石则由喷混凝土支撑。一、按悬吊设计原理的计算方法一、按悬吊设计原理的计算方法l 锚杆参数的计算锚杆参数的计算主要采用钢筋砂浆锚杆，参数仍按锚杆整体加固时的悬吊原理计算l 喷混凝土厚度的计算喷混凝土厚度的计算喷混凝土承受的最大重量 取决于锚杆间距 与围岩性质。2aa第30页/共41页当洞室为拱形时，则构成锚杆、喷混凝土、和岩石组合

13、拱。二、按组合拱设计原理的计算方法二、按组合拱设计原理的计算方法l 锚杆长度的计算锚杆长度的计算式中 安全系数，取1.2。 组合拱中岩石高度计算时假定组合拱切向缝的抗剪强度由锚杆提供，斜向缝的抗剪强度由岩石和喷混凝土提供2ylKhlKyh第31页/共41页l 径向缝强度校核径向缝强度校核其荷载、高度、跨度和抗剪强度以及抗弯强度的计算方法与上一节喷混凝土结构计算方法一致。l 斜向缝抗剪强度校核斜向缝抗剪强度校核()()()ymhQQQQymhQQQQ 斜向缝剪力（）斜向缝岩石剪力（）锚杆径向布置时的抗剪力（）喷混凝土沿斜向缝的抗剪力第32页/共41页当洞腰由于剪切而分割出楔形岩块，并向着洞室内部

14、移动的破坏形式称为压剪破坏。三、按压剪破坏原理的计算方法三、按压剪破坏原理的计算方法岩体在压力作用下，当某一点的最大主应力与最小主应力之差的应力圆与摩尔滑动包络线相切时，产生剪切滑动。第33页/共41页假定岩体摩尔包络线为直线，其内摩擦角为 ，则不管 多大，剪切角 均为一定值：3452第34页/共41页剪切滑动线上任意点的半径为：()tan0rr e 剪切范围高度为：02coshr0r 洞室半径第35页/共41页喷混凝土的容许承载力：2 singhdph hhdhp 喷混凝土容许承载力喷混凝土厚度喷混凝土容许剪应力剪切破坏区高度第36页/共41页附加钢材的容许承载力：ggA横向加固钢材断面积钢材容许剪应力2singggAph第37页/共41页设锚杆的间距为 和 ，则锚杆挤压岩体的平均压力为：atggmA Rqat锚杆的容许承载力：2cosggmA Rpathcoscotyu