在 传 统 混 凝 土 中 掺 人 钢 纤 维 是 使 其 改 性 的 一 个 重 要 手 段 。充分考虑了当钢纤维喷射混凝土开裂时
仍然具有强度、受载时横跨裂缝的纤维仍然能够吸收大量能量的优越特性，建立了巷道钢纤维喷射混凝土单
层衬砌开裂时拱顶复合结构的力学模型，分析了拱顶复合结构在水平力和垂直力联合作用下每个部分的势
能函数。再利用总势能原理，建立了裂缝发展的尖点突变模型，分析了由于水平力和垂直力的变化而导致复
合结构体状态突变的过程，导出了失稳的力学判据条件。
关 键 词 $钢纤维喷射混凝土 ;巷道支护 ;突变理论 ;失稳
中图分类号 :TD353 + .3 文献标识码：B 文 章 编 号 $1001 -0076(2015)04 - 0021 -05
D0 I ：10. 13779/j. cnki. issn1001 -0076.2015.04.005
C atastrophe T h eo ry A n alysis o f C ra ck in g o f Tunnel Steel F iber Shotcrete
Z H E Y a lei， HOU Kepeng， CHEN Chong
( Faculty of Land Resource Engineering， Kunming University of Science and Technology， Kunming
650093, China)
A b s tr a ct ： Mixing steel filDer into traditional concrete is an important means of modifying. Steel fiber shotcrete have excellent properties that when cracked it still have strength， and when fiber
across the crack it is still able to absorb large of energy in loading press. A m echanical model of
tunnel vault composite structure in monolayer lining cracking of steel fiber shotcrete was established. Analysis was made on potential energy function of each part of tunnel vault composite structure mass exerted by horizontal and vertical forces. A cusp catastrophe model for instability was establishment based on total potential energy principle. This paper also analyzed mutation process of
composite structure due to variation of horizontal and vertical forces， derived m echanical criterions
of instability.
K e y w o r d s : steel fiber reinforced concrete & tunnel support & catastrophe theory & instability
i 引言
钢纤维喷射混凝土是一种多相复合材料，由喷
射混凝土基体和掺入其中的钢纤维分散相组成[1]。
不需要特定的喷射机械，可利用普通喷射机，在高
压、高速状态下将根据强度需求拌合好的料输送到
指定位置，经过一定时间的凝结硬化在待喷表面形
成一'种具有一'定强度的壳体结构[2]。它不仅可以
辅以其它支护手段形成联合支护，而且可以自身形
成单独永久性支护。与普通喷射混凝土一样，喷射
后在水泥基体硬化形成强度的过程中，由于水分急
剧蒸发，内部会产生大量微裂缝，成为薄弱面，受载

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