2011一級建造師《鐵路工程》復(fù)習(xí)指南(20)
2.2錨噴支護能夠使圍巖的二次應(yīng)力向有利的方向調(diào)整
圍巖二次應(yīng)力的特點是徑向應(yīng)力解除或減小,切向應(yīng)力成倍增加而且增高的范圍主要集中在洞室周邊,成為洞室失穩(wěn)破壞主要原因。因此,調(diào)整二次應(yīng)力的關(guān)鍵,除增大徑向抗力外,還在于緩和切向應(yīng)力的集中程度。錨噴支護在這方面有著突出的優(yōu)點,由于它能保持和提高圍巖的二次強度,就限制和延緩了圍巖的破壞過程,為二次應(yīng)力的調(diào)整爭取時間。錨噴支護能夠利用自身的柔性來適應(yīng)圍巖的蠕變。在蠕變過程中,噴層又以越來越大的徑向抗力和切向抗力來支護圍巖,使變形速度進一步減慢,為充分利用圍巖的塑性創(chuàng)造了條件。
圍巖的塑性使應(yīng)力不斷地隨時間進行調(diào)整,使二次應(yīng)力的分布由過度集中向平緩轉(zhuǎn)化。隨著二次應(yīng)力向深部調(diào)整轉(zhuǎn)移,塑性區(qū)的范圍不斷增大,穩(wěn)定洞室所需要的支護力相應(yīng)降低,從而減輕錨噴支護的負(fù)擔(dān)。
洞室開挖變形過程實質(zhì)上是巖體內(nèi)部能量進行釋放再分配的過程。巖體的破壞是過度集中的能量急劇釋放的一種形式。洞室開挖完后,部分彈性能迅速釋放,剩余的能量集中于洞室周邊圍巖中。錨噴支護的作用是:利用它的及時性爭取時間,利用它的柔性既提供一定的支護力,又使圍巖在約束條件下緩慢變形,通過變形有節(jié)制地繼續(xù)釋放一部分能量,通過塑性將另一部分多余能量轉(zhuǎn)移到深部巖體。能量的釋放和轉(zhuǎn)移過程就是二次應(yīng)力的調(diào)整和重分布過程。
2.3錨噴支護具有良好的受力狀態(tài)
錨噴支護的密貼性、柔性和可分性,大大改善了它本身的受力狀態(tài),這是模注式襯砌難以比擬的。
錨噴支護和圍巖緊密連接,二者相互提供粘滯力,彼此制約,共同變形,支護有助于圍巖的穩(wěn)定,圍巖改善了支護的受力狀態(tài)。在圍巖和支護共同工作中,柔性支護處于極有利的地位。一方面,柔性支護易于變形,作用其上的變形壓力變??;另一方面,在相同的荷載作用下,柔性支護的內(nèi)力總比剛性支護要小得多。因此,當(dāng)錨噴支護和圍巖共同承載時,支護設(shè)計柔性大些,可以更好地發(fā)揮圍巖的支撐能力。
分層噴射或錨固對支護內(nèi)力的益處,更是其它一般結(jié)構(gòu)所不具備的。對一般結(jié)構(gòu)來說,材料、形式、尺寸一定時,在外力作用下,會產(chǎn)生一定的內(nèi)力(拉應(yīng)力、壓應(yīng)力或剪應(yīng)力),這就是所謂的單一應(yīng)力狀態(tài)。錨噴支護分層噴射或錨固,各工序有時間間隔,間隔期內(nèi)圍巖的變形壓力都相應(yīng)發(fā)展變化。在這種結(jié)構(gòu)厚度和荷載大小都發(fā)生變化的情況下,噴層中的應(yīng)力狀態(tài)必然隨時間而變化,形成了復(fù)合應(yīng)力狀態(tài),從而提高了結(jié)構(gòu)的支護能力。
在實踐中,初噴層厚度掌握不好,有時會出現(xiàn)裂隙現(xiàn)象,這正是初噴層材料強度被充分利用的一種表現(xiàn),如果及時進行補噴,噴層的應(yīng)力狀態(tài)得到調(diào)整,不僅可以阻止裂隙的發(fā)展,甚至可以使裂隙重新閉合。

