复杂地层条件下隧道信息化施工综合技术研究.ppt

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1、热烈欢迎各位专家、领导！1巷道支护前沿技术及其发展方向姜玉松安徽理工大学土木工程系岩土与地下工程教研室2004年8月10日2主要内容1概论2支护理论3各种锚杆4各种棚式支架5连续式支护6联合支护7超前支护8底臌治理9三小作业31概论1.1支护技术的发展、现状与水平——与时俱进支护材料：木材、料石、金属、砼、化工支护工艺：砌碹、架棚、锚喷、现浇机械化：人工－中档机械化—高档机械化支护理念的一些特点：被动支护——主动支护单一作用——共同作用后支护——预支护低强度——高强度盲目化——信息化经验性——理论性随意化——规范化手工化——

2、设计自动化发展国内——吸收国外技术▲锚喷以及以锚喷为基础的支护已成为目前的主▲支护技术已达到国际水平41.2支护技术与其它相关技术的关系▲开挖技术：光面爆破普通光面爆破、预裂光面爆破定向断裂控制爆破：切槽爆破5聚能药包爆破、67切缝药包爆破8▲材料：钢材、混凝土材料、各种添加剂、合成材料等▲机械：锚杆机、喷射机91.3支护技术的一些思考▲机制问题：支护材料的企业自主采购权不够，阻碍新技术的及时推广应用。全公司、全矿都用固定的几种支护形式有一定弊端▲质量意识：加强质量控制，严格施工管理▲知识更新：掌握新技术、新动态、新工艺，企业

3、智力投资小。▲克服习惯势力：只习惯于某种支护形式，换一种形式比较难▲他山之石：铁路、公路隧道，地铁隧道、水利▲重顶轻底和脚：对底板和两底角重视不够101.4计算机在支护技术方面应用1.锚杆支护设计专家系统▲煤矿顶板设计专家系统，美国，1987年▲隧道设计专家系统，日本，1989年▲顶板控制专家系统，山东科技大学，1990年▲回采巷道支护形式与参数选择专家系统，1989年▲巷道围岩支护设计专家系统，东北大学，1991年▲地下工程围岩稳定性评价及支护决策专家系统，原西安矿院▲岩巷锚喷支护设计专家系统（MPES），▲锚喷支护设计专家

4、系统，MZES，焦作工学院，1994年▲煤及煤－岩锚梁网支护专家系统，安徽理工大学，1997年112.支护设计计算的计算机程序煤巷围岩稳定性分类程序煤巷锚杆支护设计软件，煤炭科学研究院开采所3.计算机绘图巷道支护方式图4.施工技术措施的自动编制系统122支护理论2.1锚喷支护作用机理悬吊、加固拱、组合梁、封闭围岩、改善应力状态等2.2支护与围岩共同作用理论整体结构：如锚杆支护，拱形可缩性支架的共同作用的体现问题：用锚杆将其锚到围岩上效果如何？时间协调：什么时间上支护？是“抗”还是‘让”？“抗”到什么程度？“让”到什么时间？1

5、32.3新奥法理论▲新奥法是奥地利新施工方法的简称：NewAustrianTunnelingMethod——NATM由奥地利学者拉布希维兹于20世纪50年代提出不是一种“方法”，是一种原则、概念、原理▲基本要点：光面爆破、锚喷支护、先柔后刚封闭围岩、二次支护、动态量测充分发挥围岩的自身能力尽可能防止围岩松动适时地进行支护，不能过早过晚巷道周边尽量园顺，避免棱角预留变形量14152.4松动圈理论▲概念巷道在开挖后，由于应力的作用，在围岩中产生的松弛破碎带叫松动圈。与冒落拱、冒落高度意义不同，松动圈内边界从径向应力等于零的巷道表面

6、算起。力学特性：应力降低▲松动圈的形状与围岩应力方向和大小有关。各向同性岩石：垂直应力大，两帮松动圈大水平应力大：顶底板松动圈大围岩不同性：岩石强度低处，松动圈大▲松动圈的形成的时间性围岩松动圈的发展形成稳定有一个时间过程：小的3～7d，大的1～3个月。▲松动圈的大小与判断用声波仪测定。根据测试，大小一般为1.5～2.0m。16172.5软岩支护理论▲软岩的定义松散软弱岩层——松软岩层——软岩基本特征：松、散、软、弱破碎、软弱、松散、膨胀、流变、风化、高应力的总称。▲软岩巷道的特征自稳时间短、来压快；变形量大、速度快；变形持续

7、时间长；四周来压，底臌明显；遇水膨胀、变形加剧；刚性支架普遍破坏▲软岩的分类五类：非常稳定、稳定、中等稳定、不稳定、极不稳定▲软岩巷道支护原理综合治理：巷道位置与形状、施工工艺、防治水、支护结构联合支护：分次支护，多种形式联合使用。长期监控：长期进行现场变形量测18▲软岩巷道的支护原则●维护和保持围岩的残余强度原则及时喷混凝土●提高围岩残余强度的原则提高支护阻力、锚注加固●充分发挥围岩的承载能力圆形断面、全断面支护、可缩性支架、二次支护192.6国外的支护理论▲最大水平应力理论：水平应力通常大于垂直应力，巷道顶底板的稳定性主要

8、受水平应力的影响；巷道轴向与最大水平应力方向平行的巷道受水平应力最小，顶底板稳定性最好，反之最大。▲锚杆的加固作用：英国学者认为，在深部开采的高应力环境下，最大水平应力的作用是使顶底板岩层出现错动和松动膨胀，在顶板出现破坏区。锚杆的作用就是防止岩层的错动和膨胀。20▲英国学者