钢纤维喷射混凝土在某水电站引水隧洞工程施工中的应用

1、钢纤维喷射混凝土在某水电站引水隧洞工程施工中的应用2009-11-20 09:21:06 黄河规划设计2009年第3期 作者：高旭辉 周延国 王建功 微博评论 浏览次数：0字号：T|T摘要钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，已成为混凝土科学发展的一个方向，并以其良好的抗裂性、弯曲韧性、抗托与抗弯强度等性能，正广泛应用于各类工程建设领域。本文根据某水电站引水隧洞的地质条件及施工现状，提出对类围岩洞段可用钢纤维喷射混凝土替代网喷混凝土的支护处理方案，在实际施工过程中取得了良好的效果。 关键词类围岩网喷混凝土 钢纤维喷射混凝土 效果评价1 工程概况某水电站位于四川省境内的木里河（雅砻江支流）上，是木里

2、河六个梯级电站中的第三级。该水库采用低闸引水式发电，电站装机4 台，单机容量60MW，总装机容量240 MW。电站枢纽工程由首部枢纽、引水系统、地面厂房系统等建筑物组成。引水系统由引水隧洞、调压室、压力管道组成。引水隧洞布置在右岸，从进水口至调压井，全长18.7km，为有压圆形洞，衬砌后的过水断面为7.2m（最大开挖断面达8.4m）。2 引水隧洞区工程地质条件引水隧洞沿线出露岩性主要为奥陶系下统瓦厂组（O1W）板岩夹变质石英砂岩、千枚岩，人公组（O1r）的变质石英砂岩夹板岩、千枚岩，少量三叠系下统领麦沟组（T1l）的板岩夹千枚岩、硅质板岩，志留系（S1）的板岩夹千枚岩、硅质岩，岩层总体产状：3

3、30°320°SW30°50°。引水隧洞沿线地层岩性以板岩夹千枚岩为主，部分为中厚厚层状变质石英砂岩。引水隧洞沿线发育4 条规模较大横切隧洞的断层圆宝山断层、尼都断层、机落断层、茶布朗断层，破碎带一般宽约2040m，其中机落断层宽达100200m，由碎裂岩、糜棱岩、角砾岩、少量断层泥组成。隧洞区层间剪切错动带及各类结构面均较发育，地层揉皱强烈。由于该电站引水隧洞线路较长，地质条件相对较差，隧洞围岩以类、类为主，占引水隧洞全长的65%，为确保工程进度和施工安全，根据不同的围岩地质情况，将类围岩洞段由原设计的网喷混凝土支护改为钢纤维喷混凝土支护，取得了满意的

4、效果。具体内容介绍如下：3 钢纤维喷射混凝土的力学性能及喷射方法选定3.1 钢纤维喷射混凝土的力学性能钢纤维喷射混凝土是在普通喷射混凝土的拌合料中加入一定量无定向分布的钢纤维，经喷射机和输料管在喷头处加入适量水（干喷法）后直接喷射到工程结构物面上的一种混凝土施工工艺。这些无定向分布的钢纤维起到了微型配筋的作用，能增强混凝土之间的握裹力和锚固力，从而有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，钢纤维起到了代替钢筋网或钢筋的作用，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。由于采用高压喷射工艺，在水源、集料的反复连续撞击下而使混凝土挤压密实，同时采用的水灰比较小（0.

5、42），因而具有较高力学强效和良好的耐久性，尤其与混凝土、岩石有较高的粘结强度，非常适用于地质条件较差的洞室和边坡的喷射支护。3.2 钢纤维喷射混凝土方法的选定喷射钢纤维混凝土施工方法分干喷法和湿喷法两种。干喷法施工特点：设备简单，易于施工，但施工环境粉尘大，混凝土水灰比不易严格控制，且材料回弹损失稍大。湿喷法是将一定级配的混合料在搅拌机中加以搅拌均匀后的湿料经喷射机及管道从喷嘴中喷出，其特点混凝土水灰比易控制，施工环境粉尘小，材料回弹损失少，但设备价格较贵。经综合比较后，针对本电站施工特点，最终采用干喷法。4 钢纤维喷射混凝土的材料选定及配合比试验4.1 材料选定（1）钢纤维：采用重庆宜筑商

6、贸有限公司生产的普通碳钢钢纤维，长度2040mm，直径0.530.57mm，长径比64，抗拉强度1 1451 545MPa。该材料经中国水电五局中心试验室检测，检测结果合格。（2）骨料：采用现场紫坪公司生产的人工骨料，岩性以灰岩为主。砂的细度模数FM=3.2，含泥量18%，级配良好；粗骨料粒径规格为520mm，针片状含量58%，压碎指标值68%，含泥量0.5%。（3）水泥：选用峨嵋水泥厂生产的普通硅酸盐32.5R 水泥，规范要求钢纤维混凝土水泥采用强度等级42.5MPa 普通硅酸盐水泥，因峨嵋普通硅酸盐32.5R 水泥的强度等级已经达到42.5MPa 的指标，故可以使用。（4）矿物掺合料：混凝

7、土中加入钢纤维之后，其流动性会变差，且为泵送施工，需利用矿物掺合料的叠加效应，优化搅拌、运输和施工工艺。粉煤灰能减少混凝上干缩和徐变；在保证混凝土强度不变的前提下减少水泥的用量，从而降低混凝土的水化热。本工程掺用四川达竹煤电集团生产的散装级粉煤灰作为掺合料，其细度不大于20%，需水量不大于105%。（5）速凝剂：选用昆明声威外加剂有限公司生产的SW 红星一号速凝剂。（6）拌合水：可饮用自然水。4.2 喷射素混凝土与钢纤维喷射混凝土的对比试验原素喷混凝土设计强度等级为C20，于现场进行了配合比及28d 抗压强度试验（见表1），钢纤维混凝土配合比要考虑设计要求的抗压、抗折等级，还要顾及施工方便。在

8、常用的C20 泵送混凝土配合比基础上，调整砂率，适当增加胶凝材料的总量，共试拌A、B、C 三组配合比试验（见表2）。通过综合比较试拌混凝土的抗压、抗折强度、和易性、钢纤维分布情况等，最终确定泵送钢纤维混凝土配合比（见表3）。 在完成室内试验，选定最佳配合比后，必须从原材料进场检测，混凝土搅拌站计量上料、拌合、出料坍落度检测、混凝土试件留取、泵送混凝土运输、施工现场作业、以及混凝土养护等工序入手，严格控制各道工序，确保现场施工质量。5 钢纤维喷射混凝土的施工方法及效果评价5.1 钢纤维喷射混凝土的施工方法施工时采用分回次进行喷射，每一段长约3m 左右，每段间搭接长30cm，每一喷层厚度

9、35cm。为控制回弹率并提高混凝土与岩面的粘结强度，在喷前基岩面上喷一层约1cm 厚的水泥砂浆。喷射时，喷嘴距岩面约0.81.0m，喷射角度为7090°。5.2 钢纤维喷射混凝土的效果评价5.2.1 喷射质量比较由于隧洞围岩地质条件普遍较差，构造发育，层间挤压揉皱、错动较强，光爆效果不够理想，开挖面起伏度较大，如果采用网喷混凝土，由于钢筋网很难形成岩面轮廓，和岩面距离不易控制，而采用钢纤维喷混凝土可以沿凸凹面均匀喷射，与岩面间粘结良好，支护质量较高。5.2.2 进度安全比较常规网喷混凝土作业，挂设钢筋网的时间为网喷混凝土总时间的1/2，采用钢纤维喷射混凝土，可节省挂网的时间，避免了在

10、破碎岩体挂网的危险，缩短了施工周期和设备运转时间，同时，由于钢纤维喷射混凝土具有较好的抗裂性能，能较好的适应洞内的变形，特别在破碎岩体部位，爆破后的及时支护，能以最快速度起到加固作用，更能保证施工安全。5.2.3 性能比较隧洞钢纤维喷射混凝土强度试验成果表明，钢纤维喷射混凝土相比钢筋网喷射混凝土其性能改善和提高了许多：(1)钢纤维喷射混凝土的抗压强度，在同等标号情况下均比普通网喷混凝土要好得多。(2)抗拉、抗折变形性能得到有效改善，一旦钢纤维混凝土出现裂缝，钢纤维的作用更加明显，能发挥较好的阻裂作用。(3)以往采用钢筋网喷射混凝土存在集料回弹大以及施工易出空洞，钢纤维喷射混凝土较好地解决了这些

11、问题。钢纤维喷射混凝土具有较好的韧性，当结构受力达到极限强度后随着变形的发展仍将保持一定的承载能力，它的韧性对围岩的变形具有良好的吸收能力，有利于在与围岩的共同变形中建立起新的平衡。6结语（1）两者仅从材料费用考虑，钢纤维喷射混凝土费用较高，但钢纤维喷射混凝土具有支护快速、及时，喷层混凝土力学性能优良和围岩粘结强度高等特点，这对确保施工安全、加快施工进度都有显著的效果；大大避免了钢筋网对施工质量、回弹以及岩面存在空洞等不利影响；省去了铺设钢筋网的工序，提高了劳动效率，无论从经济上还是技术上都具有一定的优势。（2）采用钢纤维喷射混凝土不仅抗折强度有所提高，而且韧性好，具有良好的吸收适应变形能力，

12、可防止岩块的塌落，对围岩的变形有很强的适应能力。（3）由钢纤维喷射混凝土组成的衬砌结构在防水性能和抗腐蚀能力方面有较大的提高，同时，它的施工工艺简单，不需增添设备，在地下洞室的支护中具有明显的优越性，值得推广应用。  隧道钢纤维喷射混凝土性能试验及其工程应用 隧道网 (2008-7-6)  来源：重庆高速公路发展有限公司    摘 要：根据钢纤维喷射混凝土结构力学原理，为了研究钢纤维混凝土喷层在隧道单层永久衬砌支护中适用性，先分析钢纤维在混凝土中的增强力学作用机制，然后完成钢纤维喷射混凝土合理配比、抗拉、抗压、抗折及抗折初裂

13、强度和弯曲性能等指标的室内试验；并结合具体的隧道现场喷射试验，以及围岩应力、钢纤维混凝土喷层应力及洞周附加水平收敛等监测数据进行分析。研究结果表明，钢纤维喷混凝土抗拉、抗折强度高，韧性好，喷层中的应力分布较均匀，具有较好的让压能力，喷射作业回弹损失量减少，说明钢纤维喷射混凝土是一种理想的单层衬砌支护材料，具有较好的推广应用价值。    关键词：隧道工程；试验；力学性能；单层衬砌；钢纤维喷射混凝土     1  引  言    钢纤维混凝土作为一种新型建筑材料，近年来在国内外得

14、到了迅速发展。与普通混凝土相比，钢纤维混凝土不仅能明显改善抗拉、抗剪、抗折以及抗渗能力，而且能大大增强断裂韧性和抗冲击等多项性能，所以在道路路面、桥梁结构、隧道衬砌支护等工程中广泛应用。钢纤维喷射混凝土是由均匀散布有钢纤维的混凝土拌和料，借助压缩空气高速喷射成型的新型复合材料，随着其在隧道和地下工程新奥法施工中的推广使用，已越来越引起学术及工程界的重视，并在实际工程中取得了良好的应用效果。    高尔新等通过钢纤维在喷射混凝土中的受力特性，研究了钢纤维在混凝土中的分布规律；严少华等采用刚性压力试验机，对不同钢纤维掺量的混凝土进行了单轴压缩荷载作用下的应力一应变全过

15、程试验；范新等运用拉应力累积损伤破坏准则，通过对钢纤维喷射混凝土支护坑道与其他支护类型的对比，研究了钢纤维喷射混凝土支护抗爆炸振塌能力；丁琳基于湿喷钢纤维混凝土的力学性质，分析了湿喷混凝土的特点及其在公路隧道中临时与永久支护中的应用。    随着纤维喷射混凝土在地下及隧道工程中的应用日愈增多，对其喷射技术，如材料、增强机制、力学试验、早期强度、应用与设计等方面的研显得愈加重要。本文采用理论研究、室内试验和现场应用相结合的方法，研究钢纤维喷射混凝土的室内力学性能实验，并通过渝宜高速公路摩天岭隧道通风斜井现场喷射试验及其监控量测结果分析，为钢纤维喷射混凝土在隧道单层永

16、久衬砌中的推广应用提供参考依据。    2  钢纤维混凝土的增强作用机制    普通混凝土基体本身就是一种多相、多组分、非匀质的颗粒型脆性复合材料，其拉压比低(8%13%)、极限延伸率小(0.0l%0.02%)，故在动载和静载作用下，往往过早引起破坏，并全面影响其他性能。在混凝土结构形成过程中，因失水等原因引起收缩，只要收缩应力达到混凝土的抗拉强度，在其内部即出现不同尺度的微细裂纹，加之施工期间带来的毛细孔、气孔等缺陷，气孔直径为0.011mm，毛细孔尺度约为气孔的1/1000，其中连通孔对混凝土的物理力学、化学性能产生很不

17、利的影响，在受力过程中，这些孔缝和缺陷都是裂缝源，在裂缝尖端出现应力集中 (见图l(a)。    从图1可以看出，只要裂缝尖端有应力集中，裂缝则急剧扩展，降低了混凝土的承载能力，导致其突然的脆性破坏，从而混凝土的固有理论抗拉强度远远不能发挥，普通混凝土的理论抗压强度可达1000MPa数量级，而实际抗压强度仅有10MPa数量级。但是，如果在混凝土基体中掺入不同数量的钢纤维，因钢纤维的阻裂效应，则产生如图1(b)，(c)所示的情况，跨越裂缝和靠近裂缝尖端的纤维，使得混凝土的断裂能量提高50200倍，应力传递给裂缝的上、下表面，随着纤维体积掺率的增大裂缝尖端应力集中程度

18、不仅能缓和，且有消失的可能，在混凝土结构形成过程中，钢纤维阻止裂缝引发，减小与缩小裂缝源尺度和数量；在受力过程中，又抑制了裂缝引伸和扩展，缓和了裂缝尖端应力集中程度。这意味着采用钢纤维混凝土可能引起开裂和变形，但仍保持有很强的承载能力，能在相当长的时问内维持围岩的稳定性，这对在岩石支护过程中必须考虑的连续变形问题具有重要意义。图1  钢纤维对应力集中作用示意图    3  钢纤维混凝土力学性能室内试验    3.1  试验材料    试验采用的钢纤维为重庆宜筑商贸有限公司生产

19、的剪切波浪型钢纤维，当量直径0.5 mm，长径比60，抗拉强度大于500 MPa；水泥采用华新牌42.5R普通硅酸盐水泥；粗骨料为隧道现场机制碎石，粒径为6.010.8mm连续级配；细骨料采用摩天岭机制砂和宜昌细河砂的复合细骨料，其中机制砂占细骨料的70%，宜昌细河砂占30%，复合细骨料细度模数为2.7；外加剂选用德国巴斯夫公司生产的高效无碱液态速凝剂；硅粉掺量为水泥用量1.80%。    3.2  试验配比    钢纤维喷射混凝土配合比的选定，除了考虑其抗压强度的要求外，还必须考虑其抗弯强度、弯曲韧度系数和抗折性能的要求。

20、试验时钢纤维的几何参数保持不变，着重研究其体积掺率变化(Vf=0.0%，0.4%，0.6%，0.8%)对钢纤维喷射混凝土力学性能的影响。速凝剂掺量占总质量的7%，采用先干拌后湿拌的方法拌和，其试件材料组成见表1。表1  钢纤维喷射混凝土试件材料组成    3.3  试件制作    喷射混凝土与模筑混凝土在施工工艺、混凝土的成型以及力学性能方面有所不同，为了使室内试验能反应喷射混凝土的实际情况，试件采用现场喷射若干，隧道内养护2 d后脱模运至实验室标准养护，在实验室养护7 d后进行切割、打磨，成型试块，在标准养护室内

21、养护至28 d龄期后进行试验，本试验混凝土基体设计强度为C30。图2  钢纤维喷射混凝土与普通混凝土应力一应变曲线    3.4  试验结果及分析    所有试验按照钢纤维混凝土试验方法(CECS13：89)进行制作与养护，试验采用WAW-2000型微机控制电液伺服万能试验机，试验采用应变率控制的加载方式，应变率为10-4s-1，试件选用100mm×100mm×100 mm立方体及100 mm×100mm×400 mm小梁试件，分别进行抗压强度、劈裂抗拉以及抗折强度等相应试验

22、。    (1)钢纤维喷射混凝土抗压强度    同级别配比条件下，钢纤维喷射混凝土与普混凝土应力一应变曲线如图2所示，从图中可以看出，钢纤维喷射混凝土的弹性模量略小于普通混凝土的，并且抗压强度提高幅度不大，在同样大小的峰值应力作用下，钢纤维的掺入可以提高混凝土的峰值应变；普通混凝土应力一应变曲线下降段更陡，而钢纤维喷射混凝土的曲线更为平滑，荷载达到峰值后，并非突然下降，提高了韧性，表明普通喷射混凝土呈脆性破坏特征，而钢纤维喷射混凝土却表现出明显塑性变形破坏特征，这主要是由于钢纤维的抗拉强度远大于普通混凝土，在基体开裂后由于纤维的黏结作

23、用，使得复合体有明显的残余变形阶段，且韧性明显提高，表现出很大的峰值后变形能力；另外，从钢纤维喷射混凝土抗压试验破坏形式可以看出，其无碎块，无崩裂，基本上保持原来的外形，仅出现了裂缝和小量的表面剥落，进一步说明由于钢纤维的掺入，使得混凝土由脆性破坏变为延性破坏。    (2)钢纤维喷射混凝土抗拉强度    试验结果表明，钢纤维喷射混凝土比同样配比的普通混凝土的抗拉强度提高了58.63%。分析其原因，当掺入钢纤维后，由于纤维与基体黏结作用，当复合体中的混凝土材料达到极限抗拉强度后，纤维与水泥胶浆硬化体的界面黏结力阻止裂缝的进一步扩展，因

24、钢纤维的抗拉强度很高，将拉应力传至未开裂的混凝土硬化体上，直至邻近硬化体的应力达到极限抗拉强度时又产生新的微裂缝，如此进行下去，产生多缝断裂，同时将过高的拉应力集中向远处转移，使结构内的拉应力逐渐趋于均匀分布，并最终主要由钢纤维承担，因此钢纤维混凝土的抗拉强度大大提高。    (3)纤维掺率对钢纤维混凝土抗压、抗拉强度的影响    钢纤维体积掺率Vf与抗压、抗拉强度关系曲线分别如图3，4所示。从图中可以看出，7和28 d时可看出钢纤维喷射混凝土的抗压、拉强度随着坼的增加而提高。28 d时，Vf从0.0%增加到0.8%，抗压强度只提高了

25、21.7%，而抗拉强度则提高了96.5%，抗拉强度的提高更为明显；当Vf从0.0%分别增加到0.4%，0.6%和0.8%时，抗拉强度分别提高了55.4%，89.2%和96.5%。由此可见，Vf =0.6%时，钢纤维对混凝土抗拉强度的增强效果已经很好，当继续增大时，对抗拉强度的提高效果不再显著，至于Vf =0.4%时出现较低的抗压强度，是因为振捣不均使得钢纤维喷混凝土试件出现过多的蜂窝，造成其内部不密实。    (4)抗折强度和抗折初裂强度    试验测得不同Vf情况下钢纤维喷射混凝土的抗折强度fr和抗折初裂强度fcr的值如表2所示，初

26、裂点按照钢纤维混凝土试验方法中的规定确定。    从表2可以看出，当Vf从0.0%分别增加到0.4%，0.6%，0.8%时，钢纤维喷混凝土的抗折强度7：分别提高了48.1%，76.7%，84.0%；抗折初裂强度分别提高了37.6%，62-4%，69.6%；而比值fr/frc，从0.81减小到0.74。由此可见，掺入钢纤维对喷射混凝土抗折强度的提高要优于对抗折初裂强度的提高效果，钢纤维的掺入对混凝土的抗折强度有明显的提高，但当Vf从0.6%增大到0.8%时，对抗折强度的提高变得不明显。    (5)钢纤维喷混凝土的弯曲性能 &

27、#160;  在实际隧道锚喷支护工程中，喷射混凝土层会承受弯矩作用。试验弯曲韧性指数测试方法采用ASTMCl018韧性指数I5，I10和I30，分别计算3.0，5.5和15.5倍初裂点挠度处的韧度值，采用综合评判指标R30,10来确定钢纤维混凝土的韧性。图5给出了钢纤维喷射混凝土荷载一挠度曲线。钢纤维喷射混凝土弯曲韧性指数见表3。从图5及表3可以看出：    钢纤维喷射混凝土的初裂强度有一定提高，        表3钢纤维喷混凝土弯曲韧性指数其峰值荷载提高比较明显，当钢纤维体积率达到0.8%时，

28、峰值荷载比同样配比的素混凝土提高了l.3倍。    钢纤维的加入对于混凝土韧性的增强效果十分显著，未加钢纤维的混凝土刚达到破坏荷载时其荷载一挠度曲线便急速下降，而加入钢纤维以后，荷载一挠度曲线即使在混凝土已开裂、挠度非常大的情况下仍很平缓。    Vf从0.4%增加到0.8%时，钢纤维增强作用基本上随纤维掺量的增加而增大。其峰值荷载、韧性指数I5，I10和I30都在增大，说明Vf越大，钢纤维喷混凝土的韧性也越高。试验中，素混凝土在达到极限抗弯强度后，试件立即折断，呈脆性破坏；而钢纤维喷混凝土观察最终破坏时的断面，可以看到钢纤维仅有少量

29、被拉断，其大部分被拔出。图3  钢纤维体积掺率与抗压强度关系曲线图4  钢纤维体积掺率与抗拉强度关系曲线图5  荷载一挠度关系曲线表2  抗折强度和抗折初裂强度    4  工程应用分析    4.1  工程概况    摩天岭隧道是国家重点公路杭州一兰州高速公路巫奉段关键性控制工程，为一座上、下行分离的四车道特长隧道，隧道左线长7280 m，右线长7353 m。根据隧道需风量及地形地质条件等因素综合考虑，在左右线各设置斜井一座，分别对左右线进行送

30、排风，其中隧道l#斜井长1367.31 m，倾角24°2148”，最大埋深822 m，隧址区穿过的地层由新到老有下统嘉陵江组(T1j)和大冶组(Tld)，岩层主要为薄中厚层弱风化隐晶质灰岩、白云质灰岩及泥灰岩。隧道斜井洞身段原设计采用复合衬砌，IIIII初期支护由径向锚杆，钢筋网及喷射混凝土组成，二次衬砌采用35 cm模筑素混凝土，施工揭露的该隧道围岩较完整、稳定性良好，施工开挖洞段岩面干燥，按原设计施作二次衬砌施工难度和危险性都很大。因此，对采用钢纤维喷射混凝土作为隧道单层永久衬砌进行研究是十分必要的。    根据设计要求，在隧道II，I级围岩地段选取

31、100 m采用钢纤维网喷射混凝土作为单层永久衬砌试验。表4给出了钢纤维湿式喷射钢纤维混凝土现场试验段(XJlK0+702802，共5段，每段20 m)强度值。现场试验表明，钢纤维湿式喷射混凝土，其拌合料的和易性良好，强度达到了设计要求，早期强度高，强度离散性小，实测的喷射回弹损失率拱部为14.7%，边墙部位7.5%，作业粉尘浓度1.56mg/m3。表4  钢纤维湿式喷射混凝土现场试验(XJlK0+702802)    4.2  现场监测与分析    为了研究钢纤维混凝土喷层的实际力学性能和隧道围岩的稳定情况，对钢纤

32、维喷射混凝土试验段进行了现场监测。监测时选择钢纤维混凝土喷层试验断面3(XJ1K0+752)处进行现场监控量测，监测主要内容包括周边收敛、混凝土喷层应力及围岩应力。    (1)隧道周边收敛    隧道周边收敛量测是量测隧道表面两点问的距离变化，量测仪器采用SWJIV型收敛计。隧道收敛时态曲线如图6所示。从图6可以看出，试验断面3净空日收敛速率最大值为0.551 mm/d，平均收敛速率为0.263 mm/d，虽然收敛速率曲线前期有一定的波动，但波动范围较小，实测收敛曲线在15 d内即趋于平稳，说明喷射钢纤维混凝土单层衬砌与围岩共同变形

33、体系稳定性良好，表明钢纤维喷射混凝土具有较好让压支护的特点。    (2)混凝土喷层应力    混凝土喷层应力采用振弦式混凝土应变计进行量测。在试验断面3的左边墙、左拱腰、拱顶、右边墙、右拱腰对称点各埋设一组混凝土应变计，应变计处于混凝土喷层中间，测试方向为隧道径向应力。钢纤维混凝土喷层应力变化曲线如图7所示。    从图7可以看出，监测点所测的混凝土喷层应力较小，左腰处压应力最大，最大压应力为0.51.MPa，从喷层应力变化趋势来看，各测点出的应力变化随时间的增加而增加，测试初期混凝土应力有一个快速增长

34、阶段，而后趋于平稳，钢纤维混凝土喷层应力的增长率逐渐减小并趋0，说明衬砌受力较小且很快趋于稳定，这与收敛监测结果是一致的。    (3)围岩应力    围岩应力采用JXY一3型双膜压力盒与钢弦频率测定仪进行配套量测，在拱顶、拱腰和边墙腰各对称点埋设压力盒。钢纤维混凝土段围岩应力变化曲线如图8所示。    从图8可以看出，测试初期围岩应力随着时间增长，而后趋于平稳，测试钢纤维混凝土喷层支护各测点围岩应力值较小，围岩最大应力出现在右腰处，为0.27 MPa，监测结果表明钢纤维喷射混凝土的延性和韧性不仅使得衬砌

35、与围岩紧密接触，填塞、封闭围岩裂隙，而且在同隧道围岩共同变形过程中持续有效地提供支护抗力，有助于围岩通过应力调整，形成足够大的塑性区，充分发挥隧道塑性区岩体的卸载作用，使传到支护体上的压力大为减小。图6  隧道收敛时态曲线图图7  钢纤维混凝土喷层应力变化曲线图8  钢纤维喷射混凝土段围岩应力变化曲线    5  结论    本文通过对钢纤维喷射混凝土的室内力学性能试验及其增强机制研究，并结合实际工程的应用可以得出如下结论：    (1)喷射混凝土由于钢纤维的掺入，从根本上改变了普通混凝土材料的性质，使之由脆性材料变成柔性材料，当钢纤维混凝土喷层受压开裂时，仍具有一定的承载能力，适宜用于隧道的柔性支护。    (2)钢纤维体积参率K从0.0%增加到0.8%时，喷射混凝土的立方体抗压强度提高21.7%，抗拉强