软岩巷道支护理论研究与发展.pdfVIP

2007年4月 矿业安全与环保 第34卷第2期 软岩巷道支护理论研究与发展 付强，李晓云 (北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083) 摘 要：对国内外软岩巷道支护理论发展进行了总结，阐述了影响较大的新奥法、轴变论和松动圈 支护理论的机理、适用条件、优缺点。介绍了当前新型的软岩支护结构形式——高强混凝土弧板支架。 关键词：软岩；支护理论；新奥法；松动圈 中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1008—4495【2007)02—0070—03 2)如果要求用围岩来支护隧道，则必须尽可能 1软岩巷道支护理论的国外发展情况 维持围岩强度。因此，要尽可能防止围岩松动和大 1．1早期理论 范围变形。松动和变形会引起围岩强度逐渐衰减， 20世纪初发展起来的以海姆、朗肯和金尼克理 为了维持围岩强度，应根据时间和围岩应力变化，选 论为代表的古典压力理论认为，作用在支护结构上 择适当的支护手段。 J。 的压力是其上覆岩层的重量7／／-l 3)为了选择最佳承载环结构，必须正确估计时 但随着开挖深度的增加，人们发现古典压力理 间对围岩特性的影响(或对围岩与衬、砌共同体特性 论许多方面都有不符合实际之处，于是，坍落拱理论 的影响)。为此，要求进行初期实验室试验，特别是 (也称为松软压力理论)应运而生，其代表有太沙基 洞内位移量测试验。其中最重要的参数是岩石类 理论和普氏理论陋]。此类理论认为：坍落拱的高度 别、直立自稳时间及变形速度。 与地下工程跨度和围岩性质有关。其最大贡献是提 4)衬砌和永久支护必须是薄壳型，以减小衬砌受 出巷道围岩具有自承能力。 弯机会，从而减少挠曲断裂。其必要强度靠钢筋网、钢 20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学来 拱架和锚杆达到，而不是加厚衬砌或支护截面。 解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner公式b1 5)按静力学观点，隧道被看作是由岩石、支护结 和Kastner公式‘引。 构和(或)衬砌构成的厚壁管。作为1根管子，只要 1．2新奥法 不开槽口，它就是静定的。因此闭合非常重要，围岩 到了60年代，奥地利工程师L．V．Rabcewicz(腊 特性变化主要取决放这根“管子”的闭合时间。 布希维茨)在总结前人经验的基础上，提出了一种新 6)隧洞的主要承载部分是围岩。围岩的强度主 的隧道设计施工方法，称为新奥地利隧道施工方法 要取决于单个岩块之间的摩擦力，因此，必须尽一切 Austrian (New Method)，简称为新奥法 Tunneling 可能防止围岩的松动，保持围岩的原有抵抗力。 (NATM)，目前已成为地下工程的主要设计施工方法 7)支护的目的是为了更好地发挥和促进围岩的 之一。1978年，L．Mttller(米勒)教授比较全面地论述 承载作用，以及在岩体中建立承载环。 了新奥法的基本指导思想和主要原则，并将其概括 8)在静力学上，隧洞可被视为由岩石承载环和 为22条[5“]。其中主要的是： 支护组成的厚壁