《地下工程圍巖壓力》ppt課件(文件)
【正文】 ???02 Peer ?? ???02 Pppr ?? ???彈塑性邊界上的應(yīng)力滿足 02 Pppr ?? ?????????? si n1si n1c o tc o t???????ccppr聯(lián)立兩式解得 0000002co s)s i n1(co s)s i n1(RRPcPcP???????? ??????????支護(hù)抗力與塑性區(qū)半徑的關(guān)系 ??????????s i n2s i n1000s i n1s i n2000c o t)si n1)(c o t(c o t)si n1)(c o t(????????????????????????????cPcPrRcRrcPPii結(jié)論： ?塑性區(qū)半徑越小 ， 支護(hù)抗力越大；反之依然； ?在圍巖穩(wěn)定的前提下 ， 擴(kuò)大塑性區(qū)半徑 ， 可降 低為維持極限平衡狀態(tài)所需的支護(hù)抗力 ， 從而 充分發(fā)揮了圍巖的自承作用 。 2)巖性條件 ? 彈性變形能系數(shù) ω：加載到 卸載至 ， 卸載釋放的彈性變形能與加載吸收的變形能之比的百分?jǐn)?shù) 。 n＜ 1時(shí)，不會發(fā)生巖爆； n＞ 1時(shí)，可能發(fā)生巖爆。 ? 巖體中節(jié)理密度和張開度對巖爆有明顯的影響。發(fā)生巖爆的臨界深度 H可按下式估算 ： 221313)1()1)(21(,21,?????????????????????????????? ???? CBgCBH c（ 3） 巖爆形成機(jī)理和圍巖破壞區(qū)分帶 ? 1)劈裂成板階段（巖爆孕育） ? 垂直洞壁方向受張應(yīng)力作用而產(chǎn)生平行于最大環(huán)向應(yīng)力的板狀劈裂。 ? 3)塊、片彈射階段 ? 劈裂、剪斷巖板，產(chǎn)生響聲和震動。因此，巖爆引起的圍巖破壞區(qū)可以分彈射帶、劈裂 剪切帶和劈裂帶等三帶 。 K值不是一個(gè)常數(shù)。 直接測定法有雙筒橡皮囊法、隧洞水壓法和徑向千斤頂法。 。 利用扁千斤頂代替水泵作為加壓工具對巖體施加徑向壓力，并測得徑向變形 。 單位抗力系數(shù) ? 單位抗力系數(shù)是指洞室半徑為 100cm時(shí)的抗力系數(shù)值。 ypK a?Pa為洞壁受到的壓力； y為洞壁圍巖向外產(chǎn)生的徑向位移。 ? 巖爆的漸進(jìn)性破壞過程很短促。 ? 2)剪切成塊階段 (巖爆的醞釀 ) ? 劈裂巖板向洞內(nèi)彎曲，發(fā)生張剪復(fù) ? 合破壞。掌子面巖體中有大量巖脈穿插時(shí)，也將發(fā)生巖爆。 ? 巖爆與斷層、節(jié)理構(gòu)造密切相關(guān)。 ? 應(yīng)變能消耗比：巖石單向壓縮時(shí)，達(dá)到強(qiáng)度極限前積累于巖石內(nèi)的應(yīng)變能與強(qiáng)度極限后消耗于巖石破壞的應(yīng)變能之比。 假設(shè)松動區(qū)內(nèi)強(qiáng)度己大大下降，滑移巖體已無絲毫自承作用，松動區(qū)內(nèi)滑移體的全部重量要由支護(hù)抗力來承受，由此有 ，如果考慮到實(shí)際情況下，真正作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力應(yīng)當(dāng)是松動區(qū)的重力與承載區(qū)傳遞過來的變形壓力相疊加，簡化考慮，取 GbPi ??GbPi 2??2)( 0rRbG ?? ?? ?0rRP i ?? ?彈塑性變形壓力 為 巖爆 巖爆 高天然應(yīng)力的彈脆性巖體 地下開挖工程 開挖卸荷及特殊的地質(zhì)構(gòu)造作用 周邊巖體中應(yīng)力高度集中，積聚于較高的彈性應(yīng)變能 當(dāng)開挖體圍巖中應(yīng)力超過巖體的容許極限狀態(tài) 1)圍巖應(yīng)力條件 判斷巖爆發(fā)生的應(yīng)力條件有兩種方法： 一是用洞壁的最大環(huán)向應(yīng)力 σθ 與圍巖單軸抗壓強(qiáng)度 σc 之比值作為巖爆產(chǎn)生的應(yīng)力條件； 一是用天然應(yīng)力中的最大主應(yīng)力 σ 1與巖塊單軸抗壓強(qiáng)度 σc 之比進(jìn)行判斷 。 塑性松動區(qū) （內(nèi)圈），松動區(qū)內(nèi)應(yīng)力和強(qiáng)度都有明顯下降，裂隙擴(kuò)張?jiān)龆?，容積擴(kuò)大，出現(xiàn)了明顯的塑性滑移，這時(shí)沒有足夠的支護(hù)抗力就不能使圍巖維持平衡狀態(tài)。 如果洞形周邊的應(yīng)力等于原巖應(yīng)力張量的第一不變量 ， 并保持沿洞周各點(diǎn)的應(yīng)力不變 ， 那么就能得到最小的 應(yīng)力集中 ， 這種洞形也就是諧洞 。 取地面下埋 置深度 z處 ， 滑動體的體 寬為 2a1， 厚為 dz的單元 體 ， 由垂直方向平衡 條件得： 11t anddaacz vv ????? ???邊界條件為： 平衡方程為： 0?z qv ??Hz ? pv ???????????????????????????????111 t a ne x pt a ne x p1t a n aHqaHcap ???????隧洞頂部的圍巖壓力 為 ： ——為靜止側(cè)壓力系數(shù) ， 太沙基取為 ； ——地面超載 。 圍巖的物理力學(xué)參數(shù) 圍巖級別 重度（ Kn/m3） 彈性抗力系數(shù)（ MPa/m） 變形模量（ GPa） 泊松比 內(nèi)摩擦角（ 176。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)深度 通常為 2～ 度值 ① 深、淺埋隧道的判定原則 Hp＝（ 2～ ） hp 式中 :Hp— 深淺埋隧道分界深度 。 ? 普氏假定壓力拱形狀為二次拋物線形，壓力拱高按經(jīng)驗(yàn)確定，它取決于隧洞跨度和巖石性質(zhì)。 注： 鐵路隧道跨度小于公路隧道 圍巖壓力分布特征 基于有界破裂區(qū)的計(jì)算方法 ? 這一計(jì)算方法是將破裂區(qū)內(nèi)的巖體自重作為隧洞支護(hù)上的荷載。 ⑴ 深埋隧道圍巖壓力的確定 (工程類比法 ) 圍巖豎向勻布壓力 p按下式計(jì)算： p= 2 s1 γω (kN/m2) 式中 ： S—
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