新奥法理论

1、新奥法：根据弹塑性理论，以岩力学为基础提出支护结构的支护参数，开挖后及时采用柔性支护，在尽量抑制围岩变形、积极发挥围岩自承能力的同时，依靠现场量测来指导隧道的设计和施工。

2、被动荷载：因结构变形压缩围岩而引起围岩的被动抵抗力，即弹性抗力。

它对结构起限制作用3、矿山法：因最早应用于矿石开采而得名，它包括传统方法和新奥法，由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。

4、隧道结构的主体构造物：是为了保持岩体稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物，一般指洞身和洞门构造物。

5、超前支护：隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。

6、复合式衬砌：以喷射混凝土，锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳定防止有害松动。

待初次支护的变形基本稳定后，现浇混凝土二次衬砌。

7、围岩压力：引起地下开挖空间周围岩体和支护变形或破坏的作用力。

包括由地应力引起的围岩应力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用力。

狭义上，是指围岩作用在支护结构上的压力。

在工程中一般研究狭义的围岩压力。

8、盾构施工法：盾构施工法是软土隧道掘进施工的一种有效方法。

盾构法主要应用于软土、流沙、淤泥等特殊地层。

盾构法隧道的基本原理是用一件有形的钢制组件，沿着隧道设计轴线开挖土体而向前推进。

9、侧墙效应：隧道边墙给驾驶员造成恐之冲撞的危险心理效应，因此，行车道两侧设置侧向宽度或余宽。

10、隧道限界：为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，衬砌、通风管道等建筑物不侵入的界限。

11、超前小导管预注浆：沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。

此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层等松散地层施工。

12、荷载—结构模型：以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载同时考虑其对支护结构的变形约束作用的模型，即结构力学模型，又称荷载—结构模型。

新奥法的名词解释
新奥法（New Aufbau）是近代物理学中一种重要的理论形式，由荷兰物理学家D.I.Thorn-Gans学派提出。

新奥法的核心思想是以层次结构的形式描述物质的结构。

它首先分析物质的最小粒子，然后将物质组成结构重组成任务层级，最后将每个有机结构解释为有限的变量，通过精确的数学推导出物质的各种性质。

新奥法的基本思路主要受到现代物理学家Max Born的影响。

他认为，物理学研究的主要目的是研究物质的结构，而不是研究它们的性质，而物质的结构则完全取决于物质的最小粒子。

因此，新奥法的主要思想是以物质的最小粒子为基础，以层次结构的形式3描述物质的结构，推导出物质的性质。

新奥法用具体的数学技术来描述和解释复杂的物理过程。

它将复杂的物理过程分解为许多层次的概念，每一层次的过程均由一系列有限的变量来描述。

例如，新奥法可以用来研究量子力学中的电子态，描述它们的能量状态，并用层次结构来解释它们之间的相互关系。

此外，新奥法还可以用于研究量子力学中的带结构，描述其能量和动量，并以具体的算法建立相应的数学模型，从而推导出物质的性质。

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新奥法的基本实质1、新奥法基本原理新奥法是一个具体应用岩体动态性质的完整的力学概念（或者说是一种隧道工程概念），是按科学制定的并已为实践所证明的原则和思想去修筑隧道。

其主要意图是充分调动岩体自身的承载能力，使隧道施工更安全，更经济，因而不能单纯地将它看成是一种施工方法或支护方法，也不能片面理解，将仅用锚喷支护或运用新奥法部分原理施工隧道，就认为是采用新奥法修建。

事实上锚喷支护并不能完全表达新奥法的含义，新奥法的内容及范围是相当广泛、深入的。

因此，新奥法应遵循一系列原则。

关于新奥法原理，其核心可归结为一点：运用各种手段（开挖方法、支护、测量及地层预处理等）控制围岩，最大限度地保护和调动围岩的自身能力。

新奥法与传统的隧道设计施工方法有着本质上的区别。

新奥法的基本观点，是把岩体视为连续介质，根据岩体具有的粘性、弹性、塑性的物理力学性质，并利用洞室开挖后围岩应力重分布而产生的变形到松动破坏育一个时间效应的动态特征，“适时”采用薄壁柔性支护结构（以锚喷为主要手段）；与围岩紧密贴合起来共同作用，从而调动并充分利用天然围岩的自身承载能力，以达到洞室围岩稳定的目的。

实质上，新奥法是把围岩从加载荷载变为隧道支护系统的承载体部分。

从新奥法作用原理可知，它应能更广泛地应用于各类复杂地层的隧道工程，并且更经济。

新奥法的基本原理可以归纳为以下几点：（1）选择合理的断面形状、施工程序和开挖方法。

洞室开挖施工时，均应采取控制爆破措施、尽量减少对围岩的破坏程度；（2）根据岩体具有的弹、塑性物理性质，研究洞室围岩的应力－应变状态，并将其变形发展控制在允许的变形压力的范围内；掌握最佳支护时机，在隧洞开挖区岩体松弛前让围岩产生一定变形，但不至发展到有害程度之时，及时施作喷混凝土等支护措施，以保持围岩稳定；（3）充分利用围岩的自稳能力，选用能适应围岩变形的混凝土柔性支护结构，使围岩通过有控制的弹性变形调整达到自稳目的；（4）充分利用围岩的自身承载能力，把围岩当作支护结构的基本组成部分，遇塑性变形较大的围岩压力，增设锚杆加固，使围岩与支护紧密结合，施作的支护将同围岩共同工作，形成一个整体的承载环或承载拱；（5）施作的支护结构应与围岩紧密结合，既要具有一定的刚度，以限制围岩变形自由发展，防止围岩松散破坏；又要具有一定的柔性，以适应围岩适当的变形，使作用在支护结构上的变形压力不致过大。

新奥法的原理[原创2006-05-27 12:25:01 ] 发表者: minjoy在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程，其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。

即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护：若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。

这是隧道及地下工程中两个相互促进又相互制约的问题。

在隧道及地下洞室工程中，围绕着以上核心问题的实践和研究，在不同的时期，人们提出了不同的理论并逐步建立了不同的理论体系，每一种理论体系都包含和解决（或正在研究解决）了从工程认识（概念）、力学原理，工程措施到施工方法（工艺）等一系列工程问题。

一、隧道设计施工的两大理论(1)松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。

这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。

这是一种传统的理论，其代表人物有泰沙基和普氏等人。

(2)岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力：不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。

这种理论体系的代表性人物有拉布西维兹、米勒-菲切尔、芬纳-塔罗勃和卡斯特奈等人.由以上可以看出，前一种理论更注意结果和对结果的处理：而后一种理论则更注意过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。

由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。

新奥法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。

二、新奥法New Austrian Tunnelling Method目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法，技术经济效益是明显的。

新奥法的基本要点可归纳如下：1．岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。

为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。

新奥法的基本原理新奥法的创始人之一，奥地利的L·米勒（L·Muller）教授根据多年来新奥法设计、施工与实践的经验教训、存在的问题与对策，于1978年总结出新奥法基本原则22条。

（1）隧道是以其自身的围岩来支护的，衬砌与围岩应紧密地贴合在一起，使围岩与衬砌形成整体性结构。

（2）在隧道的开挖过程中，应最大限度的保持围岩的原始强度。

（3）尽可能地防止围岩松动，因围岩松动必将导致其强度降低。

以往惯用的木支架、石材支架及钢拱支架不能与围岩紧密贴合，故不可避免的出现围岩松动。

而采用喷射混凝土可以及时封闭围岩，因此可以防止围岩松动（图1）。

图1防止引起岩体强度降低的围岩松动（4）应尽量避免围岩出现单向或双向应力状态。

井巷开挖后，岩体由三向应力状态转变为双向应力状态，岩体强度大大下降。

若能及时锚喷，可提供足够大的径向支护抗力，使围岩从最不利的双向应力向三向应力状态转化。

（5）恰当地控制围岩变形，即一方面要允许围岩向巷道空间收缩变位，以便形成岩石支撑环，而另一方面，又要限制其产生过大变形造成围岩强度降低。

其措施是在围岩壁面施以支护结构来阻止围岩发生松动破坏（图2）。

图2恰当地控制围岩变形（6）应适时地进行支护。

既不能过早，也不能太晚。

支护结构的刚度不宜太大，也不要过柔，以便充分发挥围岩自身的承载能力。

（7）应该正确地确定岩体或岩体支护系统的特定的时间因素。

（图3）是以隧道开挖后围岩能保持稳定的时间为基础，对围岩进行分类。

图3按围岩稳定时间对围岩分类根据不同的围岩其自承时间不同而采用不同的支护方式。

作者在图中给出了1秒到100年的时间范围，根据围岩的自承时间将围岩分为A～G共七类。

可从图3中看出围岩A、B、C三类围岩的自承时间在3个月以上，主要支护形式为锚喷支护，D类为锚喷网支护，E、F、G三类为钢拱喷射混凝土支护。

（8）如果预计在隧道开挖时围岩产生较大变形或松动，则所采用的支护应能覆盖全部开挖岩面并能与围岩紧密贴合。

第九章新奥法第一节新奥法的基本概念一、名称由来与产生的历史背景新奥法的全称是新奥地利隧道工程方法，即New Austrian Tunneling Method，缩写为NATM。

上下导坑先墙后拱法初次使用于公元1837年前奥国莱比锡至德累斯顿铁隧道上，故称其为奥国法。

新奥法与奥国法是两码事，不是隧道横断面施工作业顺序的差异，也不是年代早晚不同的关系，而前者是建立在新的理论基础上,具有丰富实际经验的新概念。

新奥法是由奥地利学者L.V.Rabcewiez，L.Muller等教授创建于本世纪五十年代，在1963年正式命名为新奥地利隧道工程方法。

它的产生是基于以下背景：1.锚杆支护在20世纪初出现在此之前，锚杆支护的采用始于20世纪初，到1950年代后在欧美各地得到广泛应用，并在水电站有压输水隧洞成功地采用了锚杆支护手段。

2.喷射混凝土机在1940年代末研制成功喷射混凝土机在1947年研制成功，1948～1953年喷射混凝土衬砌在奥地利首次用于卡普伦水电站的默尔隧道。

锚喷支护技术的开展为创建新奥法提供了有利的条件。

在创建与开展新奥法时期，L.V.Rabcewiez相继指出：隧道工程修建过程中掌握围岩动态随时间变化的重要性；施工量测工作的重要性；采用薄层支护，并及时修筑仰拱以形成闭合衬砌的必要性。

并根据实验证实，衬砌应按剪切破坏进行设计计算。

3.岩石力学的理论发展为新奥法提供了科学依据与新奥法开展同时，岩石力学也开展成为一门十分年轻的学科。

岩石力学的理论基础为新奥法提供了科学依据。

因此可以说，新奥法是在实际基础上开展起来的一种修建隧道工程的新理论与新概念。

二、新奥法的基本概念新奥法的基本概念是用薄层支护手段来保持围岩强度，控制围岩变形，以发挥围岩的自承载能力，并通过施工监控量测来指导隧道工程的设计与施工。

由于上述基本概念的认识与理解的差别,可能初次接触新奥法的人们会存在某些误解，而专家们也可能在某些观点上有分歧，突出的问题有下列方面：1.由于英文“method”一词，容易把新奥法理解为隧道开挖与支护的方法，或者仅是一种施工技术，而没有认识到新奥法是修建隧道一种基本理论，是包含设计于施工内容的隧道工程新概念。

新意法及其与新奥法的异同分析引言随着“一带一路”国家级战略的提出和实施，中国工程建设将进入一个新纪元。

隧道工程作为线路穿越山岭的控制性工程，其穿越地层越来越复杂，修建断面越来越大，施工里程逐年增加。

因此，选择合适的施工工法是长大隧道必须优先考虑的因素之一。

新奥法作为中国隧道工程建设的主要理论基础，在常规隧道开挖中具有方法简单、经济性好等优势；然而在软弱围岩大断面隧道的施工中，其控制沉降差、施工步序复杂的弊端也尽显无遗。

首先，为了控制沉降、保证隧道开挖的安全性，新奥法往往选择缩小开挖断面的分部开挖方法，如多台阶法、CD法、CRD法等[1-2]。

这些方法能够在一定程度上缓解隧道开挖引起的变形过大等问题，但又不可避免地会对围岩造成多次扰动，增加施工管理难度的同时，也为隧道的长期稳定留下了隐患。

其次，在人为缩小的工作面上，无法满足很多大型机械的施工空间，掌子面处往往需要投入大量的人力，这不仅造成了劳动力的浪费，且一旦发生事故，生命财产损失也大大增加。

如何解决新奥法在软弱围岩隧道施工中的种种矛盾和弊端，成为中国现阶段隧道工程建设的一大难题，因此研究和引进更加先进的隧道设计和施工方法已经迫在眉睫。

新意法是在隧道设计施工方面具有革命性意义的新方法。

依照新意法理论不仅可以有效控制隧道开挖引起的各种围岩变形，保证隧道的短期和长期稳定性，而且在极端地质条件下仍然能够应用全断面工法进行隧道掘进，最大限度地减少对围岩的扰动次数。

本文将从隧道施工过程中的力学行为分析入手，全面介绍新意法及其与新奥法的区别与联系，为隧道工程建设提供新的思路。

1 隧道施工过程中的力学行为分析1.1 隧道工程平面力学行为特性就隧道工程而言，从开始施工到隧道贯通是一个较长的过程。

在此期间，隧道开挖导致岩土体原有的物理力学平衡被打破，经过调整和转化，最终达到新的平衡状态。

由于隧道在纵向上具有很长的轴线，横截面大小和形状沿轴线保持不变，并且传统施工工序往往是先开挖后支护的循环，因此对隧道力学行为的分析往往将其简化为平面应变问题进行处理。