基于围岩自承载理论的超大跨硐室设计方法

研究目的:自承载拱理论是地下工程发展的方向,但是目前国际上对自承载拱理论的应用只停留在概念阶段,不能实行量化分析,也不能直接应用于地下工程设计。目前国内地下硐室的设计规范采用古典支护理论,但是对于超大跨地下硐室,其计算的结构厚度过大,因此不适用。基于此,在围岩自承载理论下,本文提出能够直接用于设计的量化分析方法和计算公式,促进"围岩自承载"理论从概念到定量分析的跨越性发展。研究结论:(1)提出了"超大跨硐室支护应充分利用围岩自承载能力"的设计理念以及"以喷射混凝土+预应力长锚杆(索)为主要承载结构,二衬作为安全储备的"的设计原则;(2)提出了应力流守恒原理;(3)提出了基于数值分析的锚杆与预应力锚索设计参数的确定方法,给出了在"围岩自承载理论"指导下计算锚杆、喷射混凝土、锚索、二衬等设计参数的方法和公式;(4)本研究成果可应用于跨度超过30 m以上的超大跨硐室设计领域。