巖石地下工程ppt課件(已修改)
2025-09-23 18:27 本頁面
【正文】 巖石力學與地下工程 第一章 巖石的物理力學性質(zhì) 第二章 巖體的力學性質(zhì) 第三章 地應(yīng)力及其測量 第四章巖石本構(gòu)關(guān)系與強度理論 第五章 巖石地下工程 第六章 巖石邊坡工程 第七章 礦柱支護采礦法的巖體控制 第八章 崩落采礦法的巖體控制 第五章 巖石地下工程 綜述 巖石地下工程是指地下巖石中開挖并臨時或永久修建的各種工程 ， 如地下井巷 、 隧道 、 硐室等 。 巖石開挖后，周圍的巖石將失去原有的平衡狀態(tài)，其內(nèi)部原有應(yīng)力場將發(fā)生變化。 如果周圍巖石新應(yīng)力場中的應(yīng)力沒有超過巖石的承載能力，巖石就會自行平衡，否則，周圍巖石將可能產(chǎn)生破壞，如出現(xiàn)破裂甚至冒落，或者斷面產(chǎn)生很大的變形。 在這種情況下，就需要進行支護。 σθ σr σθ σr σr = 0 σθ = 2 P0 經(jīng)應(yīng)力重新分布形成的平衡應(yīng)力 ， 稱為次生應(yīng)力 （ secondary stresses） 或誘發(fā)應(yīng)力 （ induced stresses） . 因此 ， 實現(xiàn)巖石地下工程穩(wěn)定的條件是： σmas S (51) umax U (52) 巖石地下工程有淺埋地下工程和深埋地下工程 。 淺埋地下工程影響范圍可達地表 ， 深埋地下工程一般不影響地表 。 從原巖應(yīng)力場變化到新的平衡應(yīng)力場的過程 ， 稱為應(yīng)力重新分布（ redistribution of stress） 。 式中： σmas 、 umax—— 分別為圍巖內(nèi)（或支護后）的最危險應(yīng)力 和位移 S、 U —— 圍巖或支護所 允許的最大應(yīng)力和最大位移。 解析方法是指采用數(shù)學力學的計算取得解的方法 。 所以 ， 要根據(jù)巖石的受力狀態(tài)和本身的性質(zhì) 。 峰前區(qū)彈性與粘彈性力學分析 巖石在受力后，峰前區(qū)彈性與粘彈性力學分析分別適用于彈 性與粘彈性的本構(gòu)模型。 (1) 軸對稱圓形巷道 圍巖的彈性應(yīng)力狀態(tài) 巖石地下工程圍巖應(yīng)力解析法分析 當巖體處于 彈性范圍內(nèi)，運用彈性力學方程 。 當巖體處于塑性范圍狀態(tài)，則運用彈塑性力學進行研究。 ： ⅰ .圍巖為均質(zhì) 、 各向同性 、 線彈性 、 無蠕變性或粘性行為； ⅱ .原巖應(yīng)力為各向等壓 （ 靜水壓力 ） 狀態(tài)； ⅲ. 巷道斷面為圓形，可采用平面應(yīng)變問題的方法，取巷道的任 一截面作為其代表進行研究； ⅳ. 巷道埋藏深度 Z大于 20倍的巷道半徑 R0 ,如圖 51所示。 P P q q σθ σθ σr σr θ r a?? 2c o s)341)((21)1)((21 442222 rarapqraqpr ????????? ? 2c o s)31)((21)1)((21 4422rapqraqp ???????? ? 2si n)321)((21 4422raraqpr ????)1( 22rapr ???)1( 22rap ????0??? r由彈性平面問題的吉爾希解，可得： 當軸對稱時， p = q 。即側(cè)壓系數(shù) λ=1時，則有 )1( 22rapr ???)1( 22rap ????p2??? 0?r???r?2P aP P P P 當 = r時，則 a 周邊 r = , σr =0, σθ =2P0；周邊的切向應(yīng)力為最大 ， a 當 σθ =2P0的值超過圍巖的彈性極限時，圍巖進入塑性。 如果把巖石看作為脆性材料，當 σθ =2P0的值超過圍巖的彈性極限，則圍巖發(fā)生破壞。 定義 應(yīng)力集中系數(shù) K： K = 開挖巷道后圍巖的應(yīng)力 /開挖巷道前圍巖的應(yīng)力 = 次生應(yīng)力 /原巖應(yīng) 軸對稱圓巷周邊的次生應(yīng)力為 2P0 , 所以， K =2。 若定義以 σθ 高于 ，據(jù)此可得 r≈5 。 工程中有時以 10%作為影響邊界。從而得到 r≈3 aa??r?2P aP P P P 影響圈半徑 r= 3 a aP P λ P λ P 壓應(yīng)力區(qū) 拉應(yīng)力區(qū) θ λ=1/4 σ θ =（ 1+λ ） P +（ 1λ ） P cos2θ （ 513） a周邊應(yīng)力情況 r= , 則 σ r = 0， τ rθ =0 由式（ 513）可得圖 56所示的巷道周邊切向應(yīng)力狀態(tài)分布曲線 aP P λ P λ P 壓應(yīng)力區(qū) θ λ=1/3 σ θ =（ 1+λ ） P +（ 1λ ） P cos2θ （ 513） 作業(yè)：求出頂壓為 P,側(cè)壓系數(shù) λ=1/4 時， 圓巷周邊的應(yīng)力分布。 如圖 57所示的橢圓巷道的周邊切向應(yīng)力計算公式： σ θ =P0(m2sin2θ+2msin 2θ cos2θ)/( cos 2θ+m 2sin2θ)+ λP 0(cos2θ+2mcos 2θ m2sin2θ)/( cos 2θ+m 2sin2θ) (514) 式中 λ 為側(cè)壓系數(shù)， m為軸比 m= b/a, P0 P0 q= λ P0 q= λ P0 ab等應(yīng)力軸比：是使巷道周邊應(yīng)力均勻分布時的橢圓長短軸之比。該軸比可通過求（ 514）式的極值得到： dσ θ /dθ= 0, 則 m=1/λ (515) 將 m值代入（ 514）得到： 即當 m=1/λ 時， σ θ 為常數(shù)，軸比對應(yīng)力分布的影響 .如圖 58所示 abm = 1/λ
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1