【正文】 滿足上式的軸比叫等應(yīng)力軸比。 0?? ??? rr)2c o s21()2c o s21( ??? ? ???? qp或： ? ?????? 2c o s)1(2)1( ???? p 圍巖與襯砌應(yīng)力分布的彈性力學(xué)分析 圓形坑道圍巖應(yīng)力分布 （ 3）當(dāng) p=q, 即 λ=1時， λ=1（軸對稱）時對圓形坑道圍巖應(yīng)力分布最有利。 研究圍巖應(yīng)力狀態(tài)的方法 ：將巷道和圍巖視為無重量的有孔平板的平面應(yīng)變問題。 81 地下工程圍巖穩(wěn)定性分析與壓力計算 根據(jù)圍巖的結(jié)構(gòu)不同，地下工程可采用不同分析方法。 完整結(jié)構(gòu)的巖體：彈性 /彈塑性力學(xué)分析 塊狀結(jié)構(gòu)巖體：塊體平衡理論分析 碎裂和松散結(jié)構(gòu)巖體：松散體力學(xué)分析 各向同性巖體 各向異性巖體 圍巖與襯砌應(yīng)力分布的彈性力學(xué)分析 圍巖 ：坑道周圍發(fā)生應(yīng)力重新分布的巖體稱為圍巖。平板所受到的外力即為原巖應(yīng)力。 )1( 22rapr ???)1( 22rap ????0??? r 圍巖與襯砌應(yīng)力分布的彈性力學(xué)分析 當(dāng) r=a，坑道周邊應(yīng)力為： 當(dāng) r→∞ 時，坑道原巖應(yīng)力為： 圓形坑道開挖應(yīng)力擾動范圍為坑道半徑的 3－ 5倍。在等應(yīng)力軸比的條件下，橢圓形坑道頂?shù)装逯悬c(diǎn)和兩幫中點(diǎn)的切向應(yīng)力相等，周邊應(yīng)力分布比較均勻。 （ 2） 坑道圍巖應(yīng)力受側(cè)應(yīng)力系數(shù) λ 、坑道斷面軸比的影響，一般坑道 斷面長軸平行于原巖最大主應(yīng)力方向時，能獲得較好的圍巖應(yīng)力分布 ；而當(dāng)坑道 斷面長軸與短軸之比等于長軸方向原巖最大主應(yīng)力與短軸方向原巖應(yīng)力之比時，坑道圍巖應(yīng)力分布最理想 。 （ 4） 坑道影響區(qū)隨坑道半徑增大而增大 ，相應(yīng)應(yīng)力集中區(qū)也隨坑道半徑增大而增大。該區(qū)域的范圍一般在 m左右；往內(nèi)分別為 應(yīng)力集中區(qū)（塑性強(qiáng)化區(qū)）、彈性區(qū)、原巖應(yīng)力區(qū) 。 變形壓力 阻止圍巖塑性變形時，作用在支護(hù)上的壓力。 ? 解該微分方程，并令 z=H得洞頂壓力 ： )t a ne xp ()t a ne xp (1t a n111 HaqHacapv??????? ???????? ????? 原巖應(yīng)力側(cè)壓力系數(shù) ? 洞室兩邦的壓力 : %tan1時，指數(shù)項的值約為當(dāng)，時，當(dāng)??????? capHr三、影響圍巖壓力的因素 地質(zhì)方面的因素（自然屬性） （ 1）完整性或破碎程度。 工程方面的因素 （ 1）洞室的形狀和尺寸 （ 2）支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式和剛度 支護(hù)作用：阻止圍巖變形，維護(hù)圍巖穩(wěn)定 支護(hù) 外部支護(hù) 內(nèi)承支護(hù) 剛性 柔性 （ 3）洞室的位置、尺度和覆蓋層厚度。 松散、冒頂、片幫 → 自然拱 圍巖膨脹底鼓 形成塑性滑移面 四、水平洞室圍巖的主要破壞形式 自然冒落拱 水平或緩傾斜堅硬巖層 巷道開挖輪廓線 急傾斜堅硬巖層 高邊墻塌落取決于節(jié)理分布 脆性裂隙巖體巷道圍巖頂部掉塊模型 軟巖巷道嚴(yán)重底鼓現(xiàn)象 軟巖巷道圍巖的膨脹現(xiàn)象 返回 巖體作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的組成部分，構(gòu)成共同存載體，它們之間互相依存，互相制約，協(xié)調(diào)變形，共同承擔(dān)全部圍巖壓力。 在完全不接觸的情況下，或支護(hù)不及時時，圍巖已發(fā)生松脫，則只承受松動壓力。 錨桿支護(hù)的力學(xué)作用 （ 1）錨桿的受力狀態(tài) 端部錨固式錨桿 全長粘結(jié)式錨桿 隧道支護(hù) 二、噴錨支護(hù)的力學(xué)作用 錨桿支護(hù)的力學(xué)作用 （ 1）錨桿群的力學(xué)作用 隧道支護(hù) 二、噴錨支護(hù)的力學(xué)作用 錨桿支護(hù)的力學(xué)作用 （ 1）錨桿群的力學(xué)作用 A、組合懸吊作用 隧道支護(hù) 二、噴錨支護(hù)的力學(xué)作用 錨桿支護(hù)的力學(xué)作用 （ 1）錨桿群的力學(xué)作用 B、擠壓加固作用 隧道支護(hù) 二、噴錨支護(hù)的力學(xué)作用 噴錨聯(lián)合支護(hù)的力學(xué)作用 （ 1）開挖后，在坑道周邊形成松動圈和塑性變形區(qū)。 隧道支護(hù) “新奧地利隧道施工法 ” （ NATM－ New Australia Tunnelling Method）法，由奧地利學(xué)派創(chuàng)始人之一米勒教授提出的。 ? 優(yōu)點(diǎn)：較好利用巖體力學(xué)特性，充分發(fā)揮圍巖的自身的承載能力，合理設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工順序。 圍巖壓力是變形壓力和松動壓力的組合，大部分壓力 (特別是變形壓力 )由圍巖自身承擔(dān)，只有少部分轉(zhuǎn)移到支護(hù)結(jié)構(gòu)上；支護(hù)荷載既取決于圍巖的性質(zhì)，又取決于支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和支護(hù)時間；圍巖的松動區(qū)和圍巖內(nèi)的二次應(yīng)力狀態(tài)又與支護(hù)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和支護(hù)時間有關(guān)。 設(shè)計、施工、監(jiān)測一條龍作業(yè)方式 工程地質(zhì)調(diào)查與相關(guān)實驗 工程開挖與支護(hù)設(shè)計 施工與監(jiān)測 是否穩(wěn)定 ? 地下工程穩(wěn)定 穩(wěn)定定義 ：地下工程工作期限內(nèi)，安全和所需最小斷面得以保證，稱為穩(wěn)定。其它類型巷道，或作為空間問題，或作為全平面應(yīng)變問題處理 。因此塊體穩(wěn)定性是研究地下工程圍巖整體穩(wěn)定性的一項極為重要的內(nèi)容，應(yīng)給予高度的重視。在自然狀態(tài)下，這些塊體是穩(wěn)定的，但當(dāng)進(jìn)行地下工程的開挖時，開挖造成的卸荷作用改變了塊體原有的平衡，使得塊體出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象。 ?????????????????????關(guān)鍵塊體可能失穩(wěn)塊體穩(wěn)定塊體可動塊體）不可動塊體（倒楔塊體有限塊體無限塊體（塊體分類）塊體(2) 無限塊體：是指未被結(jié)構(gòu)面和臨空面完全切割成孤立體的塊體，這類塊體雖受結(jié)構(gòu)面和臨空面切割，但仍有一部分與母巖相連。 (5) 可動塊體：可動塊體是指沿空間某一方向或若干方向移動而不受相鄰塊體阻礙的塊體， 可動塊體又分為穩(wěn)定塊體、可能失穩(wěn)塊體和關(guān) 鍵塊體。必將失穩(wěn)的塊體。依次分析圍巖內(nèi)頂點(diǎn)，結(jié)構(gòu)面與臨空面交點(diǎn)，各結(jié)構(gòu)面的面積，結(jié)構(gòu)面切割塊體體積、重心坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，從而得到的塊體確切位置、是否滑動以及可能滑動時的凈滑動力和穩(wěn)定系數(shù)等。 三 工作步驟 (3) 運(yùn)用塊體理論方法和數(shù)值計算軟件 Matlab編制隧道洞室圍巖塊體的 矢量解析計算 程序 VATS(Vector Analysis for Tunnel Stability)，該程序充分利用適量解析方法的優(yōu)點(diǎn)，通過對塊體結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)描述，判斷洞室圍巖塊體的穩(wěn)定性，直接輸出關(guān)鍵塊體的出露位置、體積、滑動力及其穩(wěn)定性參數(shù)。 結(jié)構(gòu)面組合在左邊墻有兩個交點(diǎn) 主廠房左邊墻 拱頂位置塊體編號的三維色譜圖 兩兩結(jié)構(gòu)面組合交點(diǎn)均位于在左邊墻 主廠房左邊墻位置塊體的三維色譜