巖石力學(xué)與地下工程第1頁(yè)/共67頁(yè)第五章巖石地下工程5.1綜述巖石地下工程是指地下巖石中開(kāi)挖并臨時(shí)或永久修建的各種工程，如地下井巷、隧道、硐室等。巖石開(kāi)挖后，周圍的巖石將失去原有的平衡狀態(tài)，其內(nèi)部原有應(yīng)力場(chǎng)將發(fā)生變化。如果周圍巖石新應(yīng)力場(chǎng)中的應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)巖石的承載能力，巖石就會(huì)自行平衡，否則，周圍巖石將可能產(chǎn)生破壞，如出現(xiàn)破裂甚至冒落，或者斷面產(chǎn)生很大的變形。在這種情況下，就需要進(jìn)行支護(hù)。σθσrσθσrσr=0σθ=2P0第2頁(yè)/共67頁(yè)第3頁(yè)/共67頁(yè)第4頁(yè)/共67頁(yè)經(jīng)應(yīng)力重新分布形成的平衡應(yīng)力，稱為次生應(yīng)力（secondarystresses）或誘發(fā)應(yīng)力（inducedstresses）.因此，實(shí)現(xiàn)巖石地下工程穩(wěn)定的條件是：

σmas<S(5-1)umax<U(5-2)巖石地下工程有淺埋地下工程和深埋地下工程。淺埋地下工程影響范圍可達(dá)地表，深埋地下工程一般不影響地表。從原巖應(yīng)力場(chǎng)變化到新的平衡應(yīng)力場(chǎng)的過(guò)程，稱為應(yīng)力重新分布（redistributionofstress）。式中：σmas、umax——

分別為圍巖內(nèi)（或支護(hù)后）的最危險(xiǎn)應(yīng)力和位移

S、U——

圍巖或支護(hù)所允許的最大應(yīng)力和最大位移。第5頁(yè)/共67頁(yè)解析方法是指采用數(shù)學(xué)力學(xué)的計(jì)算取得解的方法。所以，要根據(jù)巖石的受力狀態(tài)和本身的性質(zhì)。5.2.1

峰前區(qū)彈性與粘彈性力學(xué)分析巖石在受力后，峰前區(qū)彈性與粘彈性力學(xué)分析分別適用于彈性與粘彈性的本構(gòu)模型。

軸對(duì)稱圓形巷道圍巖的彈性應(yīng)力狀態(tài)

5.2巖石地下工程圍巖應(yīng)力解析法分析當(dāng)巖體處于彈性范圍內(nèi)，運(yùn)用彈性力學(xué)方程。當(dāng)巖體處于塑性范圍狀態(tài)，則運(yùn)用彈塑性力學(xué)進(jìn)行研究。a.基本假設(shè)：ⅰ.圍巖為均質(zhì)、各向同性、線彈性、無(wú)蠕變性或粘性行為；ⅱ.原巖應(yīng)力為各向等壓（靜水壓力）狀態(tài)；第6頁(yè)/共67頁(yè)ⅲ.巷道斷面為圓形，可采用平面應(yīng)變問(wèn)題的方法，取巷道的任

一截面作為其代表進(jìn)行研究；ⅳ.巷道埋藏深度Z大于20倍的巷道半徑R0,如圖5-1所示。

第7頁(yè)/共67頁(yè)b.一般圓巷圍巖應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖

PPqqσθσθσrσrθr第8頁(yè)/共67頁(yè)由彈性平面問(wèn)題的吉爾希解，可得：當(dāng)軸對(duì)稱時(shí)，p=q。即側(cè)壓系數(shù)λ=1時(shí)，則有第9頁(yè)/共67頁(yè)2PPPPP當(dāng)=r時(shí)，則第10頁(yè)/共67頁(yè)

周邊r=,σr=0,σθ=2P0；周邊的切向應(yīng)力為最大，

當(dāng)σθ=2P0的值超過(guò)圍巖的彈性極限時(shí)，圍巖進(jìn)入塑性。

如果把巖石看作為脆性材料，當(dāng)σθ=2P0的值超過(guò)圍巖的彈性極限，則圍巖發(fā)生破壞。

定義應(yīng)力集中系數(shù)K：K=開(kāi)挖巷道后圍巖的應(yīng)力/開(kāi)挖巷道前圍巖的應(yīng)力

=次生應(yīng)力/原巖應(yīng)軸對(duì)稱圓巷周邊的次生應(yīng)力為2P0

,所以，K=2。若定義以σθ

高于1.05P0為巷道影響圈邊界，據(jù)此可得r≈5

。工程中有時(shí)以10%作為影響邊界。從而得到r≈3第11頁(yè)/共67頁(yè)2PPPPP影響圈半徑1.05P0r=3第12頁(yè)/共67頁(yè)5.2.2.一般圓巷圍巖的彈性應(yīng)力狀態(tài)PPλPλP壓應(yīng)力區(qū)拉應(yīng)力區(qū)θλ=1/4σθ=（1+λ）P+（1-λ）P

cos2θ（5-13）周邊應(yīng)力情況

r=,則

σr=0，

τrθ=0由式（5-13）可得圖5-6所示的巷道周邊切向應(yīng)力狀態(tài)分布曲線第13頁(yè)/共67頁(yè)P(yáng)PλPλP壓應(yīng)力區(qū)θλ=1/3σθ=（1+λ）P+（1-λ）P

cos2θ（5-13）作業(yè)：求出頂壓為P,側(cè)壓系數(shù)λ=1/4時(shí)，圓巷周邊的應(yīng)力分布。第14頁(yè)/共67頁(yè)5.2.3.橢圓巷圍巖的彈性應(yīng)力狀態(tài)如圖5-7所示的橢圓巷道的周邊切向應(yīng)力計(jì)算公式：σθ=P0(m2sin2θ+2msin2θ-cos2θ)/(cos2θ+m2sin2θ)+

λP0(cos2θ+2mcos2θ-m2sin2θ)/(cos2θ+m2sin2θ)

(5-14)式中λ為側(cè)壓系數(shù)，m為軸比m=b/a,P0P0q=λP0q=λP0第15頁(yè)/共67頁(yè)等應(yīng)力軸比：是使巷道周邊應(yīng)力均勻分布時(shí)的橢圓長(zhǎng)短軸之比。該軸比可通過(guò)求（5-14）式的極值得到：dσθ/dθ=0,則m=1/λ

(5-15)將m值代入（5-14）得到：即當(dāng)m=1/λ時(shí)，σθ

為常數(shù)，軸比對(duì)應(yīng)力分布的影響.如圖5-8所示m=1/λ2p2pppσθ=P0(m2sin2θ+2msin2θ-cos2θ)/(cos2θ+m2sin2θ)+

λP0(cos2θ+2mcos2θ-m2sin2θ)/(cos2θ+m2sin2θ)(5-14)σθ=P0+λP0

(5-16)第16頁(yè)/共67頁(yè)零應(yīng)力軸比(無(wú)拉應(yīng)力軸比）：當(dāng)軸比為某一值時(shí)，可使橢圓周邊上的應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力，從而有利于巷道的穩(wěn)定性。PPqqAB

A,B兩點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力就可以滿足零應(yīng)力軸比。把θ=00和900代入5-14式中可得出：第17頁(yè)/共67頁(yè)σ90=

-P+λP(1+2m)≥0對(duì)于A點(diǎn)，有θ=00，則根據(jù)（5-14）得到：則m≥(1-λ)/(2λ)(λ<1)m=b/aλPλPPPbaθAB（2）當(dāng)λ>1時(shí)，要使A點(diǎn)無(wú)拉應(yīng)力，則σ0=（2/m-λ+1）P（1）當(dāng)λ<1時(shí)，則A點(diǎn)σ0=（2/m-λ+1）P>0,無(wú)拉應(yīng)力，（2/m-λ+1）P≥0即m≤2/(λ-1)(λ>1)

對(duì)于B點(diǎn)，有θ=900，則根據(jù)（5-14）得到：（2）當(dāng)λ<1時(shí)，要使B點(diǎn)應(yīng)力始終大于0，則（1）當(dāng)λ>1時(shí)，則B點(diǎn)的應(yīng)力始終大于0，無(wú)拉應(yīng)力。σ90=（2λm+λ-1）P≥0,即第18頁(yè)/共67頁(yè)5.2.4.矩形和其它形狀巷道周邊彈性應(yīng)力λPλPPPλ=0.4第19頁(yè)/共67頁(yè)5.2.5.巷道圍巖的彈性位移彈性位移的特點(diǎn)：周邊徑向位移最大，但量級(jí)?。ㄒ院撩子?jì)），完成速度快（以聲速計(jì)），一般不危及斷面使用與巷道穩(wěn)定。計(jì)算原理：按彈性理論可求得軸對(duì)稱圓形巷道的彈性應(yīng)變由下式計(jì)算：一般圓巷（即λ不等于1）圍巖的位移計(jì)算公式：λ為側(cè)壓系數(shù)。

r——

圍巖內(nèi)一點(diǎn)到巷道中心距離。

PiP0P0P0P0R0rλP0λP0θ第20頁(yè)/共67頁(yè)5.2.6.峰前區(qū)彈塑性力學(xué)分析彈塑性力學(xué)處理的對(duì)象的應(yīng)力-應(yīng)變圖形如圖5-6所示。軸對(duì)稱圓巷的理想彈性塑性分析——卡斯特納方程基本假設(shè)：（1）深埋圓形平巷；（2）原巖應(yīng)力各向等壓；(3)圍巖為理想彈塑性體。εσσs理想彈塑性體第21頁(yè)/共67頁(yè)σθσθσrσrθrP０Ｐ０P０P０塑性區(qū)第22頁(yè)/共67頁(yè)基本方程：彈性區(qū)：強(qiáng)度準(zhǔn)則方程——庫(kù)侖準(zhǔn)則：塑性區(qū)：軸對(duì)稱問(wèn)題的平衡方程：σθσθσrσr(6-45)(6-46)第23頁(yè)/共67頁(yè)σeσp由（5-45）(6-46)求解微分方程，再代入邊界條件分別得到彈塑性區(qū)的應(yīng)力。邊界條件：r→∞，σr=σθ=P0

在彈塑性交界面r=Rp，

σre=σrp

,σθe=σθp

r塑性區(qū)第24頁(yè)/共67頁(yè)塑性區(qū)的應(yīng)力彈性區(qū)的應(yīng)力塑性區(qū)半徑第25頁(yè)/共67頁(yè)rＰ0第26頁(yè)/共67頁(yè)rＰ0Ｐ1當(dāng)巷道內(nèi)有支護(hù)反力P1時(shí)，則彈塑性區(qū)的應(yīng)力可以表達(dá)為：第27頁(yè)/共67頁(yè)塑性區(qū)彈性區(qū)塑性區(qū)半徑支護(hù)反力則圍巖的彈塑性表達(dá)式為：(6-59)第28頁(yè)/共67頁(yè)塑性區(qū)半徑支護(hù)反力(6-59)塑性區(qū)半徑或支護(hù)反力計(jì)算公式就是卡斯特納方程或修正的芬納方程。（1）Rp與R0成正比，與P0成正比關(guān)系,與c,，P1成反比關(guān)系。（2）塑性區(qū)內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力與原巖應(yīng)力P0無(wú)關(guān)，且其應(yīng)力圓均與強(qiáng)度曲線相切；（3）支護(hù)反力P1=0時(shí)，Rp最大；討論：第29頁(yè)/共67頁(yè)5.2.7.一般圓巷的彈塑性分析——魯賓涅（nie）特方程塑性區(qū)半徑等于軸對(duì)稱時(shí)的塑性區(qū)半徑Rp

加上與θ有關(guān)的塑性

區(qū)半徑。討論（1）λ=1時(shí)，rp=Rp。（2）在λ<1的條件下，

θ=00時(shí)的rp最大，有rp>Rp;

θ=450時(shí)，有rp=Rp;

θ=900時(shí)的rp最小，有rp<Rp。PPλPλPrp第30頁(yè)/共67頁(yè)P(yáng)PλPλP壓應(yīng)力區(qū)θλ=1/3第31頁(yè)/共67頁(yè)5.2.8.軸對(duì)稱圓巷彈塑性位移井巷圍巖的彈塑性位移，量級(jí)較大，通常以cm計(jì)，是支護(hù)主要應(yīng)解決的問(wèn)題。巷道周邊的位移計(jì)算P0Rpσr(p)塑性邊界位移計(jì)算第32頁(yè)/共67頁(yè)巷道邊界位移計(jì)算:設(shè)塑性區(qū)體積不變，則有：upR0u0RpRp2-(Rp-up)2=R02-(R0-u0)2第33頁(yè)/共67頁(yè)5.2.9.一般圓巷彈塑性位移其中塑性區(qū)的形狀和范圍是確定加固方案、錨桿布置和松散地壓的主要依據(jù)。彈塑性位移是設(shè)計(jì)巷道斷面尺寸，確立變形地壓的主要依據(jù)。第34頁(yè)/共67頁(yè)5.3圍巖壓力與控制狹義地壓（groundpressure）：指圍巖作用在支架上的壓力。廣義地壓：巷道頂板、底板或兩側(cè)的移近（收斂convergence）,底鼓（floorheaving），圍巖的微觀或宏觀破裂，巖層移動(dòng)，片幫冒頂、支架破壞，采場(chǎng)垮塌等。5.3.1圍巖與支架的共同作用概念：支架所受的壓力及變形，來(lái)自于圍巖在自身平衡過(guò)程中的變形或破裂，而導(dǎo)致的對(duì)支架的作用。因此，圍巖性態(tài)及其變化狀態(tài)對(duì)支護(hù)的作用有重要影響。另一方面，支護(hù)以自己的剛度和強(qiáng)度抑制巖體變形和破裂的進(jìn)一步發(fā)展，而這一過(guò)程同樣也影響支護(hù)自身的受力。于是，圍巖與支護(hù)形成一種共同體；共同體兩方面的耦合（coupling）作用和互為影響的情況稱為圍巖-支架共同作用（interactionbetweenrockandsupports）.第35頁(yè)/共67頁(yè)5.3.2共同作用原理：根據(jù)軸對(duì)稱彈塑性巷道位移計(jì)算公式6-65（6-65）把Rp代入（6-65）（6-68）由（6-68）式,可達(dá)到巷道周邊位移u0與支護(hù)反力P1的關(guān)系曲線。即圍巖支護(hù)特性曲線。第36頁(yè)/共67頁(yè)P(yáng)1u0P0-P1P1aba

——圍巖特性曲線b

——支護(hù)工作曲線圍巖自承能力支架承載能力散體地壓由圖中曲線可知，周邊位移與支護(hù)反力成反比。圖（5-10）軸對(duì)稱圓巷圍巖支架共同作用曲線第37頁(yè)/共67頁(yè)R0u0圓形厚壁筒受力后的位移為u0P1aα、R0——厚壁筒的內(nèi)外徑；ν1，E1——厚壁筒的泊送比和彈性模量。由圖（5-10）可見(jiàn)，支護(hù)剛度越小，巷道變形越大，在變形達(dá)到破壞應(yīng)變前，讓巷道有足夠的位移，使圍巖應(yīng)力釋放，從而有利于維持巷道的穩(wěn)定，當(dāng)圍巖和支架的作用力趨于平衡后，再噴射一層水泥沙漿，為巷道的穩(wěn)定增加安全系數(shù)。當(dāng)Rp=R0時(shí)，即要求圍巖不出現(xiàn)塑性區(qū)，此時(shí)要求的支護(hù)反力必須超過(guò)p，根據(jù)（6-59）得到p:b

——支護(hù)工作曲線第38頁(yè)/共67頁(yè)5.4古典和現(xiàn)代地壓理論5.4.1普氏地壓學(xué)說(shuō)1.普氏巖石堅(jiān)固性系數(shù)σc——巖石的單軸抗壓強(qiáng)度——巖石的似內(nèi)摩擦角?！邪蠧和。它把巖石簡(jiǎn)化為一種只有似內(nèi)摩擦角的理想松散體

第39頁(yè)/共67頁(yè)2.普氏地壓學(xué)說(shuō)（1）兩幫穩(wěn)定時(shí)的頂壓計(jì)算公式b2a作用在支護(hù)上（頂部）的壓力只是穩(wěn)定平衡拱內(nèi)的巖石重量，而與拱外上覆巖層的重量無(wú)關(guān)。也稱免壓拱。拱的高度b與巷道寬度成正比，與圍巖的單軸抗壓強(qiáng)度，或普氏系數(shù)成反比。第40頁(yè)/共67頁(yè)所以，作用在拱頂上的頂壓為Qd可近似認(rèn)為是拱內(nèi)松散巖石自重。b2aq設(shè)拱上部巖石密度為r。則第41頁(yè)/共67頁(yè)（2）巷道兩邊不穩(wěn)固時(shí)的頂壓和側(cè)壓第42頁(yè)/共67頁(yè)兩幫不穩(wěn)固，滑動(dòng)體的上寬增加，如圖5-15。拱高為b1,總頂壓接近ABCD：總頂壓近似頂壓集度

qd=rdb1

第43頁(yè)/共67頁(yè)5.4.2太沙基地壓學(xué)說(shuō)適應(yīng)隧道地壓計(jì)算公式：如圖5-16所示：該理論認(rèn)為頂板巖土稍有下沉，巖土體出現(xiàn)的破裂面可以近似認(rèn)為是鉛直的平面。第44頁(yè)/共67頁(yè)式中：λ——側(cè)壓系數(shù)；

Φ——內(nèi)摩擦角；

Z——隧道埋深

a——隧道寬度的一半其隧道頂壓的計(jì)算公式為：當(dāng)Z>5a，c1=0時(shí)，令則此時(shí)太沙基地壓的頂壓計(jì)算公式與普氏地壓計(jì)算公式類似。第45頁(yè)/共67頁(yè)上式中與深度無(wú)關(guān)，與上部載荷無(wú)關(guān)。故其也可稱為免壓拱效應(yīng)。當(dāng)Z>5a，c=0時(shí)對(duì)于圓形巷道的頂壓集度：qd=r(Rp-R0)5.4.3計(jì)入深度影響的隧道（巷）道地壓估算公式R0Rp該頂壓相當(dāng)于塑性圈內(nèi)巖石破會(huì)后作用在支架上。第46頁(yè)/共67頁(yè)對(duì)于矩形巷道的頂壓集度：qd=r(Rp-H/2)(5-48)H——巷道高度。H該頂壓相當(dāng)于塑性圈內(nèi)巖石破會(huì)后作用在支架上。其矩形巷道高度相當(dāng)于圓形巷道直徑。第47頁(yè)/共67頁(yè)5.5

巖石地下工程穩(wěn)定與圍巖控制合理利用和充分發(fā)揮巖體強(qiáng)度：2.改善圍巖的應(yīng)力條件

把工程設(shè)計(jì)在巖石條件好的巖體中；

避免巖石強(qiáng)度的損壞，如采用光面爆破等措施；

充分發(fā)揮圍巖的承載能力，讓圍巖在脫落點(diǎn)以前充分釋放彈性能，從而有利于降低支護(hù)強(qiáng)度。

加固巖體，如采用噴、錨、網(wǎng)技術(shù)對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)；選擇合理的隧道斷面形狀和尺寸。巷道的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免圍巖處于拉伸狀態(tài)。選擇合理的位置和方向。工程布置在免受構(gòu)造應(yīng)力影響的位置，使軸線方向與最大主應(yīng)力方向一致?！靶秹骸狈椒?。通過(guò)鉆孔或爆破方法使巷道周圍巖石的應(yīng)力集中系數(shù)降低，5.5.1維護(hù)巖石地下工程穩(wěn)定的基本原則：第48頁(yè)/共67頁(yè)3.合理支護(hù)合理支護(hù)包括支護(hù)的形式、支護(hù)時(shí)間、支護(hù)剛度和支護(hù)受力情況的合理，支護(hù)經(jīng)濟(jì)。4.強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)和信息反饋tε第49頁(yè)/共67頁(yè)5.5.2支護(hù)分類支護(hù)分為：鋼支護(hù)，木支護(hù)，鋼筋混凝土支護(hù)，磚石、噴錨網(wǎng)支護(hù)等。又分為剛性支護(hù)和柔性支護(hù)。5.5.2.1普通支護(hù)普通支護(hù)的選材和選型：材料有木材、鋼、水泥等，形狀有圓形、三心拱形，圓弧拱，半圓拱巷道等。

支護(hù)設(shè)計(jì)：現(xiàn)代計(jì)算模型方法和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法。

圍巖抗力及其特點(diǎn)：圍巖抗力是指支護(hù)在擠壓圍巖時(shí)引起的圍巖對(duì)支護(hù)的作用力。它是一種被動(dòng)產(chǎn)生的作用力。第50頁(yè)/共67頁(yè)特點(diǎn)：圍巖抗力是地壓的主動(dòng)作用下產(chǎn)生的；因?yàn)閲鷰r壓力的不均勻性，支護(hù)對(duì)圍巖的擠壓變形往往是局部的，支護(hù)上的圍巖抗力也是局部的；圍巖抗力也是一種支護(hù)的外載荷，也會(huì)造成支護(hù)的內(nèi)力；地壓作用使支護(hù)變形，而圍巖抗力能使支護(hù)減小變形。將地面不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)置于地下，其不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可以變?yōu)榉€(wěn)定結(jié)構(gòu)。4.可縮性支護(hù)伸縮范圍20~50mm，最大可大于200mm。第51頁(yè)/共67頁(yè)拱形剛性支架1——拱梁2——拱腿3——扁鋼夾板連接件梯形可縮性支架1——柱腿墊板2——柱腿3——螺栓4——縱向滑移構(gòu)件5——橫向夾板摩擦塊6——頂梁第52頁(yè)/共67頁(yè)5.5.5.2噴錨支護(hù):1.錨桿的工作特點(diǎn)通過(guò)置入巖體內(nèi)部的錨桿，提高圍巖的穩(wěn)定能力，完成其支護(hù)作用。錨桿支護(hù)迅速及時(shí)，效果良好。錨桿的結(jié)構(gòu)類型。金屬錨桿，竹、木錨桿，或點(diǎn)錨錨桿和全長(zhǎng)錨固錨桿。錨桿的組合作用B——井巷寬度t——組合層厚度l1——錨固段長(zhǎng)度l2——錨桿外露長(zhǎng)度第53頁(yè)/共67頁(yè)2.錨桿的力學(xué)作用和受力力學(xué)作用：組合巖層的作用，擠壓加固作用和懸吊巖塊作用。錨桿承載組合拱原理1——錨桿2——承載組合拱錨桿懸吊松動(dòng)巖塊錨桿的組合作用B——井巷寬度t——組合層厚度l1——錨固段長(zhǎng)度l2——錨桿外露長(zhǎng)度第54頁(yè)/共67頁(yè)受力：點(diǎn)錨錨桿受拉伸作用，全長(zhǎng)錨桿的受力有剪切力，拉應(yīng)力。4.錨桿參數(shù)的確定方法（1）按單根錨桿懸吊作用計(jì)算長(zhǎng)度LL=l1+l2+l3

l1——外露長(zhǎng)，l2——有效長(zhǎng)，l3——錨入穩(wěn)定巖層的長(zhǎng)度直徑D：按懸吊重量的1.5~1.8倍選取錨桿直徑。（2）考慮整體作用的錨桿設(shè)計(jì):錨桿在預(yù)應(yīng)力作用下，有擠壓加固作用。因此錨桿間距越小，預(yù)應(yīng)力越大。單根錨桿的預(yù)應(yīng)力越大，對(duì)巖體的加固擠壓作用越大。第55頁(yè)/共67頁(yè)（2）考慮整體作用的錨桿設(shè)計(jì)

在錨桿預(yù)壓力σ3作用下，桿體兩端間的圍巖形成擠壓圓錐體，相應(yīng)地，沿拱頂分布的錨桿群在圍巖中就有互相重疊的壓縮錐體，并形成一厚度為t的均勻壓縮帶。如圖所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，錨桿長(zhǎng)度L與錨桿間距a(間距等于排距)之比分別為3，2，1.33時(shí)，其拱形壓縮帶厚寬度t與錨桿長(zhǎng)度L之比為2/3，1/3，1/10。第56頁(yè)/共67頁(yè)在外載荷P作用下引起均勻壓縮帶內(nèi)切向主應(yīng)力σ1，并假定沿厚度t，切向應(yīng)力σ1均勻分布，則根據(jù)薄壁圓筒公式有拱形壓縮帶內(nèi)緣作用有錨桿預(yù)壓力引起的主應(yīng)力σ2。一般，N=(0.5~0.8)Q，Q為錨固力，由現(xiàn)場(chǎng)拉拔實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)確定。a為錨桿間距。壓縮帶內(nèi)巖體滿足庫(kù)侖準(zhǔn)則，即在無(wú)粘結(jié)力的情況下的安全條件為第57頁(yè)/共67頁(yè)(1)預(yù)選錨桿長(zhǎng)度L、直徑d、間距a根據(jù)上述原理，確定錨桿參數(shù)的步驟如下：(2)根據(jù)L,直徑d（即可以確定預(yù)應(yīng)力大小Q）,間距a,（確定拱形壓縮帶厚度t），以及r1有粘結(jié)力C時(shí)，（6-88）根據(jù)（6-88）驗(yàn)算壓縮帶安全條件；如不滿足，調(diào)整錨桿參數(shù)，重新計(jì)算直到滿足為止。r1——壓縮帶內(nèi)半徑，r0

——巷道半徑，

第58頁(yè)/共67頁(yè)關(guān)于P的確定:Pb為彈塑性交界面上的應(yīng)力，r3以內(nèi)為塑性區(qū)，以為外為彈性區(qū)，r2

為壓縮帶外半徑。于是可取塑性區(qū)徑向應(yīng)力公式求算Pb?？筛鶕?jù)

把r=r3=Rp代入上式，可求得Pb。（r3=r1+t）第59頁(yè)/共67頁(yè)(6)

噴射混凝土的特點(diǎn)和使用：(5)錨桿施工：有預(yù)應(yīng)力錨桿和普通錨桿。混凝土噴層可以及時(shí)封閉巖面，隔絕水、濕氣和風(fēng)化作用對(duì)巖石的不利作用。防止巖體強(qiáng)度的降低。對(duì)易風(fēng)化和膨脹的巖體尤其如此。使用噴射混凝土?xí)r，可分次噴射。素噴厚度可為50~150mm。有錨桿時(shí)，厚度為20~50mm。5.5.5.3錨索一般為高強(qiáng)度鋼纜，長(zhǎng)度大于5米。其預(yù)應(yīng)力值為設(shè)計(jì)承載能力的0.5~0.65倍。第60頁(yè)/共67頁(yè)典型的巖石錨索裝置1——高抗拉強(qiáng)度鋼絲繩2——鋼絲繩集束在一起，

便于錨索放入3——錨固段（第一次灌漿段）4——鉆孔5——灌漿管端頭6——鋼筋混凝土承載墩座7——帶有導(dǎo)向板的承載板8——錨固塊9——灌漿管第61頁(yè)/共67頁(yè)5.5.5.4注漿加固支護(hù)巖土注漿的兩個(gè)作用：抗?jié)B透和加固。注漿加固主要用于巖體破碎。注漿抗?jié)B透作用主要是隔水作用。1.水泥砂漿的成分及配比水泥砂漿有水、水泥和黃砂組成。水的質(zhì)量要符合要求，硫酸鹽含量不得超過(guò)0.1%，氯鹽含量不超過(guò)0.5%，水中不含糖分或懸浮有機(jī)物。水