5. 结构力学方法基本原理:其设计原理是按围岩分级或由实用公式确定围岩压
力,围岩对支护结构变形的约束作用是通过弹性支撑来体现的,而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支撑的约束能力时间接考虑。(围岩的承载能力越高,它给予支护结构的压力越小,弹性支撑约束支护结构变形的弹性反力越大,相对来说,支护结构所起的作用就变小了。) 6. 作用在隧道支护结构上的荷载分为主动荷载和被动荷载。
6-1.主动荷载按作用情况分为主要荷载(指长期及经常作用的荷载,如围岩松动压力、支护结构的自重、地下水压力及列车、汽车活载等)和附加荷载(指偶然的、非经常作用的荷载,如温差压力、施工荷载、灌浆压力、冻胀力及地震力等,主要是地震力)。
6-2.被动荷载即围岩的弹性抗力,所谓弹性抗力就是指由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。
7. 岩体力学方法:岩体力学方法主要是对锚喷支护进行预设计。这种方法的出发
点是支护结构与围岩相互作用,组成一个共同承载体系,其中围岩为主要的承载结构,支护结构为镶嵌在围岩孔洞上的承载环,只是用来约束和限制围岩的变形,两者共同作用的结果是使支护结构体系达到平衡体系。 8. 结构力学方法与岩体力学方法的差别
结构力学方法是我国目前广泛采用的一种主要的地下结构计算方法,也称“荷载—结构”模型。主要适用于围岩因过分变形而发生松弛和崩塌,以及支护结构主动承担围岩“松动”压力的情况。此类模型概念清晰,计算简便,易于被工程
师们所接受,故至今很通用,尤其是对整体式混凝土衬砌。但它没有真实的反映出坑道开挖后围岩与支护结构的相互关系。
岩体力学方法的计算模式为地层—结构模式,即处于无限或半无限介质中的结构和镶嵌在围岩孔洞上的支护结构(相当于加劲环)所组成的复合模式。它的特点是能反映出隧道开挖后的围岩应力状态。
9. 收敛—约束法原理:收敛—约束法又称特征法或变形法,它是一种以理论为基
础,实测为依据,经验为参考的较为完善的隧道设计方法。
收敛:洞室开挖以后,洞周地层将产生变形。洞周地层的变形与外荷载,地层的性质及衬砌结构对洞周地层的支撑作用力等因素有关。将地层在洞周的变形u表示为衬砌对洞周地层的作用力Pi的函数,即可在以u为横坐标,Pi为纵坐标的平面上绘出二者的关系曲线。因这类曲线表示洞室开挖后地层的受力变形特征,故可称为地层特征线或地层收敛线。
约束:洞室地层对衬砌结构的作用力,即为衬砌结构受到的地层压力,其量值也为Pi,衬砌结构的变形u也可表示为Pi的函数,并在以u、Pi为坐标轴的平面绘出二者的关系曲线。这类曲线表示衬砌结构的受力变形特征,称为支护特征线。因衬砌结构发生变形的效果是对洞周地层的变形起限制作用,故支护特征线又可称为支护限制线。
10. 信息反馈法:由于围岩特征的复杂性,加上施工等人为因素的影响,在隧道工
程中,无论事先的调查和试验做得多么细致,支护的实际受力及变形状态往往难与按力学模型所分析的结果相一致。为了确保隧道工程支护结构的安全可靠
和经济合理,在施工阶段进行监控量测,及时收集由于隧道开挖而在围岩和支护结构中所产生的位移和应力变化等信息,并根据一定的标准来判断是否需要修改预先设计的支护结构和施工流程,这一方法称为信息反馈法,又称监控法。它的特点是能反映隧道开挖后围岩的实际应力及变形状态,使得设计和施工与围岩的实际动态相匹配。
11. 在隧道工程中所采用的反馈方法可归纳为两大类,即理论反馈法和经验反馈
法。
12. 理论反馈法是基于初勘地质成果、初步设计及施工效果,对初步设计和施工效
果进行理论分析,判别隧道稳定性,修正设计参数和施工方法。 13. 经验反馈法直接利用量测数据进行对比,判断隧道的稳定性。
14. 利用岩体力学方法分析围岩和支护的流程图:
第六章
隧道施工的基本概念
1、 隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。 2、隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件,并集合隧道断面尺寸、长度、衬怯类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。 3、隧道施工方法:山岭隧道施工方法(矿山法、掘进机法)、浅埋及软土隧道施工方法(明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法)、水底隧道施工方法(沉埋法、盾构法)。
开挖法:
隧道开挖方法根据横断面分布情况分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法。 ⑴、全断面开挖法 ①使用条件:
1、Ⅰ~Ⅳ级围岩,在用于四级围岩时,围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内,保持其自身稳定的条件。
2、有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。
3、隧道长度或施工区段长度不宜太长,根据经验一般不应小于一公里,否则采用大型机械化施工时其经济性差。
②作业线:开挖作业线、喷瞄作业线、模筑衬砌作业线
③全断面开挖施工特点:1、开挖断面与作业空间大,干扰小;2、有条件充分使用机械,减少人力;3、工序少,便于施工组织与施工管理,改善劳动条件;4、开挖依次成形,对围岩扰动少,有利于围岩稳定。 ⑵、台阶法
根据台阶长度不同分为长台阶法、短台阶法、微台阶法三种。
1、长台阶法开挖断面小,有利于维持开挖面的稳定,适用范围较全断面法广,一般用于Ⅰ至Ⅴ级围岩。在上下两个台阶上,分别进行开挖、支护、运输、通风、排