NATM概述

新奥法的英文简称，及new austrian tunnelling method。新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L. V. RABCEW ICZ) 教授于 50 年代提出的, 它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础, 将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法,经过一些国家的许多实践和理论研究,于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发 展, 已成为现代隧道工程新365JT技术标志之一。六十年代NATM 被介绍到我国,七十年代末八十年代初得到迅速发展。可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。

新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。

1934年，新奥法主要创始人 L.V. 拉布采维茨在就试图将喷浆方法用于地下工程。

他在1942～1945年建造的洛伊布尔隧道中采用了双层薄衬砌，即先喷一层混凝土，待变形收敛后再喷一层。

1944年，他发表了有关喷混凝土的论文，并指出了围岩动态随时间变化的重要性。

1948年，又指出了量测工作的重要性。又公布了新喷敷方法。

1948～1953年喷混凝土在奥地利首次用于卡普伦水力发电站的默尔隧洞。

最早在欧洲推广使用锚杆的是1951～1953年建造的伊泽尔-阿尔克电站的有压输水隧洞。

1953～1955年修建普鲁茨-伊姆斯特电站的有压输水隧洞时，按照拉布采维茨的建议，充分采用锚杆而获得成功。

1957～1965年是着手发展新奥法的时期。拉布采维茨于1963年将这一方法正式命名为新奥地利隧道施工法。

1964～1969年又提出了在岩石压力下隧道稳定性的理论分析，强调采用薄层支护，并及时修筑仰拱以闭合衬砌的重要性。根据实验证实，衬砌应按剪切破坏进行设计计算。

奥地利的马森贝格道路隧道由于地质不良，用比国法失败后，改用新奥法使闭合隧道衬砌环的经验取得成功，并在1971年及1974年分别用于地压很大的陶恩隧道和阿尔贝格隧道。

NATM及时性

新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。  

在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。    

NATM封闭性

由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。  

巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力C和内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。    

NATM粘结性

 喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：  

① 联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。  

②复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。  

③增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不评引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力C和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。    

NATM柔性

喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。

①洞室开挖后，应使围岩自身承担主要的支护作用，而衬砌只是对围岩进行加固，使成为一个整体而共同发生作用。因此，须最大限度地保持围岩的固有强度，以发挥围岩的自承能力。如及时喷混凝土封闭岩壁，就能有效地防止围岩松弛，而不使其强度大幅度降低，同时也不存在因顶替支撑而使围岩变形松弛。总之应使围岩经常处于三轴应力约束状态，最为理想。

②预计围岩有较大变形和松弛时，应对开挖面施作保护层，而且应在恰当的时候敷设，过早或过迟均不利。其刚度不能太大或太小，又必须是能与围岩密贴，而要做成薄层柔性，允许有一定变形，以使围岩释放应力时起卸载作用，尽量不使其有弯矩破坏的可能。这种支护和传统的支护不同，不是因受弯矩而是受压剪作用破坏的。由于混凝土的抗压和抗剪强度比抗拉和抗弯强度大得多，从而具有更高的承载能力。一次支护的位移收敛后，可在其光滑的表面上敷设高质量的防水层，并修筑为提高安全度的二次支护。前后两次支护与围岩之间都只有径向力作用。

③衬砌需要加强的区段,不是增大混凝土的厚度，而是加钢筋网、钢支撑和锚杆，使隧道全长范围采用大致相同的开挖断面。此外，因为新奥法不在坑道内架设杆件支撑，空间宽敞，从而提高了安全性和作业效率。

④为正确掌握和评价围岩与支护的时间特性，可在进行室内试验的同时，在现场进行量测。量测内容为衬砌内的应力、围岩与衬砌间的接触应力以及围岩的变位，据以确定围岩的稳定时间、变形速度和围岩分类等最重要的参数，以便适应地质情况的变化，及时变更设计和施工。量测监控是新奥法的基本特征，量测的重点是围岩和支护的力学特征随时间的变化动态。衬砌的做法和施作时间是依据围岩变位量测决定的。

⑤隧道支护在力学上可看作厚壁圆筒。它是由围岩支承环和衬砌环组成的结构，且两者存在共同作用。圆筒只有在闭合后才能在力学上起圆筒作用，所以除在坚硬岩层之外，敷设仰拱使衬砌闭合是特别重要的。

围岩的动态主要取决于衬砌环的闭合时间。当上半断面超前掘进过多时,就相应地推迟了它的闭合时间,在隧道纵方向形成悬臂梁的状态而产生大弯曲的不良影响。另外，为防止引起围岩破坏的应力集中，断面应做到无角隅，最好采用圆形断面。

⑥围岩的时间因素还受开挖和衬砌等施工方法的影响，它对结构的安全性起着决定的作用。考虑掘进循环周期、衬砌中仰拱的闭合时间、拱部导坑的长度以及衬砌强度等变化因素，把围岩和支护作为一个整体来谋求稳定。从应力重分布角度去考虑，全断面一次开挖是最有利的；分部开挖会使应力反复分布而造成围岩受损。

⑦岩层内的渗透水压力，必须采取排水措施来降低。

新奥法的支护结构仍处于经验设计的阶段，它的前提是要科学地进行围岩分类，并根据已经修建的类似工程的经验，提出支护设计参数或标准设计模式。这种工程类比法还只考虑了岩体结构、岩块单轴抗压强度、弱面特性等工程地质性质、坑道的跨度以及围岩自稳时间等主要因素，需在各种设计与施工规程的实施过程中，依据量测数据加以修正。现场监控设计，一般分成预先设计阶段和最后设计阶段，后者是根据现场监控量测数据，经分析比较或计算后，最后提出设计。理论解析和有限元数值计算，还不能得出充分可靠和满意的结果，必须由上述两种方法即经验和量测加以验证。 2100433B

锚喷网法国外起源

一是20世纪50年代形成的新奥地利隧道开挖方法（New Austrian Tunnelling Method），简称新奥法（NATM）；二是20世纪60年代初期最早在法国发展起来的加筋土技术。70 年代，德国、法国、美国、西班牙、巴西、匈牙利、日本等国家几乎在同一时期各自独立开始了现代土钉墙技术的研究与应用 。

国际上有详细记载的第一个土钉墙工程是1972 年法国在凡尔塞附近的一处铁路路堑的边坡支护工程，德国1979 年在斯图加特建造了第一个永久性土钉墙工程，美国有详细记载的一个工程是1976 年在俄勒冈州波特兰市一所医院扩建工程的基础开挖。1979 年巴黎地基加固国际会议之后，由于各国信息交流，改变了以前各自独立研究状态，使得土钉墙技术得到迅速发展和应用，1990 年在美国召开的挡土结构国际学术会议上，土钉墙作为一个独立的专题与其它支挡形式并列，成为了一个独立的地基加固学科分支。

锚喷网法国内起源

一是国外的土钉墙技术，二是在国内地下工程中应用广泛的喷锚技术。有记载的首例工程是山西太原煤矿设计院王步云1980 年将土钉墙用于山西柳湾煤矿的边坡支护。

90 年代以后国内深基坑工程大规模兴起，有学者尝试着将土钉墙技术用于基坑，了解到的首例工程为1991 年胡建林等人完成的金安大厦基坑，位于深圳市罗湖区文锦南路，周长约100m，开挖深度6~7m。半年后（1992 年）开挖深度达12.5m的深圳发展银行大厦基坑采用土钉墙获得成功，引起了岩土工程界的极大兴趣与广泛重视。之后土钉墙技术异军突起，得到了广泛而迅猛的应用与研究。90 年代中期以后，多个国家、行业及地方规范标准的相继出台，使土钉墙技术得到了进一步的普及与提高 。

土钉墙国外起源

一是20世纪50年代形成的新奥地利隧道开挖方法（New Austrian Tunnelling Method），简称新奥法（NATM）；二是20世纪60年代初期最早在法国发展起来的加筋土技术。70 年代，德国、法国、美国、西班牙、巴西、匈牙利、日本等国家几乎在同一时期各自独立开始了现代土钉墙技术的研究与应用 。

国际上有详细记载的第一个土钉墙工程是1972 年法国在凡尔塞附近的一处铁路路堑的边坡支护工程，德国1979 年在斯图加特建造了第一个永久性土钉墙工程，美国有详细记载的一个工程是1976 年在俄勒冈州波特兰市一所医院扩建工程的基础开挖。1979 年巴黎地基加固国际会议之后，由于各国信息交流，改变了以前各自独立研究状态，使得土钉墙技术得到迅速发展和应用，1990 年在美国召开的挡土结构国际学术会议上，土钉墙作为一个独立的专题与其它支挡形式并列，成为了一个独立的地基加固学科分支。

土钉墙国内起源

一是国外的土钉墙技术，二是在国内地下工程中应用广泛的喷锚技术。有记载的首例工程是山西太原煤矿设计院王步云1980 年将土钉墙用于山西柳湾煤矿的边坡支护。

90 年代以后国内深基坑工程大规模兴起，有学者尝试着将土钉墙技术用于基坑，了解到的首例工程为1991 年胡建林等人完成的金安大厦基坑，位于深圳市罗湖区文锦南路，周长约100m，开挖深度6~7m。半年后（1992 年）开挖深度达12.5m的深圳发展银行大厦基坑采用土钉墙获得成功，引起了岩土工程界的极大兴趣与广泛重视。之后土钉墙技术异军突起，得到了广泛而迅猛的应用与研究。90 年代中期以后，多个国家、行业及地方规范标准的相继出台，使土钉墙技术得到了进一步的普及与提高。

新奥法即新奥地利隧道365JT施工方法的简称，原文是 New Austrian Tunnelling Method 简称 NATM，新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹(L. V. RABCEW ICZ) 教授于 50 年代提出的，它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法，经过一些国家的许多实践和理论研究，于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展，已成为现代隧道工程新365JT技术标志之一。六十年代NATM 被介绍到我国，七十年代末八十年代初得到迅速发展。可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM。新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法 。2100433B