隧道新奥法原理与发展
隧道新奥法原理与发展
朱汉华,杨建辉,尚岳全
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(1.浙江省公路管理局,杭州 310009;2.浙江大学土木工程系,杭州 310027)
摘要:首先探讨了围岩自承能力的力学机制,认为围岩自承能力来源于强度,围岩塑性强化区和弹性区是主要的承载结构。新奥法/充分发挥围岩自承能力0的观点可进一步表述为/基本维持围岩原始状态0,这是一种/显性0表述,提出了技术方向,具有可操作性。将能量最小原理分别应用于石质隧道和土质、破碎围岩隧道,对其具体含意进行了深入阐述,提出此原理可以作为判断各种施工方案优劣的依据。
关键词:新奥法;围岩强度;原始状态;能量最小原理中图分类号:U455.48
文献标志码:A
NewAustrianTunnelingMethodanditsDevelopment
ZHUHanhua,YANGJianhui,SHANGYuequan
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(1.ZhejiangHighwayAdministrationBureau,Hangzhou310009,China;2.DepartmentofCivilEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)
Abstract:Themechanismsforthesel-fsupportabilityofthesurroundingrockmassarediscussed.Conclusionisdrawnthatthesel-fsupportabilityofthesurroundingrockmassoriginatesfromthestrengthofthesurroundingrockmassandthattheplastically-strengthenedzonesandtheelasticzonesofthesurroundingrockmassarethemajorload-bearing
structures.NATM.sviewpointthatthesel-fsupportabilityofthesurroundingrockmassshouldbefullyexertedcanbefurtherdescribedasthattheinitialstateofthesurroundingrockmassshouldbebasicallymaintained,whichisanexplic-itexpresstion.Thisconclusionprovidesatechnologicaldirectionandhascertainoperationability.Theminimum-energyprincipleisappliedinrocktunnels,soiltunnelsandtunnelslocatedinfracturedgroundrespectively.Themeaningoftheminimum-energyprincipleisexpoundedthoroughly.Itisstatedthattheminimum-energyprinciplecanbeusedasoneofthecriteriatodeterminewhethereachconstructionplanisgoodorno.t
Keywords:NATM;strengthofsurroundingrockmass;initialstate;minimum-energyprinciple
1新奥法的发展过程
新奥法的理论基础是围岩具有自承能力,认为隧
这种区别主要是软岩(土)地层中隧道在近地表的情况下,覆盖层薄,不能形成承载拱,无法承受应力重分
布的荷载,如果仍沿用硬岩隧道中的柔性支护,会造成围岩过大变形、地表沉降甚至坍塌。为了控制地表沉降,开挖和支护必须在短时间内完成,初期支护必须很快闭合。软岩(土)中衬砌了的隧道是以/管0的形式工作的,通常采用地层预加固和具有足够强度和刚度的预支护等方法,才能调动和利用围岩的自承能力,这就是硬岩隧道与软岩隧道应用新奥法的本质区别。
我国在二十世纪七十年代引入新奥法,得到迅速推广,取得了良好的技术经济效果。无论在硬岩隧道还是在软岩(土)隧道中,应用新奥法都有不少的成功实例,并积累了不少经验,制定了众多的/规程0或/标准0。在软岩(土)隧道中采用新奥法,一开始就抓住
道设计与开挖要充分发挥围岩的自承能力。Rab-cewicz最早把新奥法思想用于奥地利阿尔卑斯山深埋硬岩隧道建设,采用柔性支护旨在充分利用/拱效应0)))地层的自承能力
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。施工实践证明了利用围
岩自承能力是可行的,新奥法这一概念在指导硬岩隧
道结构设计和施工中是成立的。20世纪60年代中期,M