根据岩体的产状,将围岩按大类分为整体、块状、层状和软弱松散等几类。不同结构类型的围岩,开挖洞室后力学形态的变化过程及其破坏机理各不相同,设计原则也有差别。
对于整体状围岩,可以只喷上一薄层混凝土,防止围岩表面风化和消除表面凹凸不平以改善受力条件;仅在局部出现较大应力区时才加设锚杆。在块状围岩中必须充分利用压应力作用下岩块间的镶嵌和咬合产生的自承作用;喷锚支护能防止因个别危石崩落引起的坍塌。通过利用全空间赤平投影的方法,查找不稳定岩石在临空面出现的规律和位置,然后逐个验算在危石塌落时的力作用下锚杆或喷射混凝土的度。在层状围岩中,洞室开挖后,围岩的变形和破坏,除了层面倾角较陡时表现为顺层滑动外,主要表现为在垂直层面方向的弯曲破坏,用锚杆加固使围岩发挥组合梁的作用。软弱围岩近似于连续介质中的弹塑性体,采用喷锚支护时,宜将洞室挖成曲墙式,必要时加固底部,使喷层成为封闭环,用锚杆使周围一定厚度范围内的岩体形成“承载环”,以提高围岩自承能力。
喷锚支护的及时性主要体现在它可以在隧洞开挖后几小时内立即施工,从而迅速有效地为围岩提供支护抗力。由于岩石的峰值强度和残余强度均与侧压力成正比,而其强度的下降程度与侧压力成反比,因而,在开挖后及时的进行喷锚支护,能为围岩提供径向抗力,使围岩处于有利的三轴应力状态,有利于保持围岩的强度和稳定。喷锚支护的及时性还体现在它紧跟施工作业面进行,可以完全利用工作空间来限制开挖后支护前变形的进一步发展,防止围岩发生松弛。