【正文】 要達到 1萬年。巖體被表面或內(nèi)部開挖以后，一部分巖體就存在不平衡力，離散單元法對計算域內(nèi)的每個塊體所受的四周作用力及自重進行不平衡計算，并采用牛頓運動定律確定該巖塊內(nèi)不平衡力引起的速度和位移。 、控制論等軟科學在巖石力學與工程中的應(yīng)用 圍巖與襯砌應(yīng)力分布的彈性力學分析 圍巖 ：坑道周圍發(fā)生應(yīng)力重新分布的巖體稱為圍巖。 可見，在原巖應(yīng)力 (p,λp）一定的條件下， σθ隨軸比 m而變化。 圍巖壓力 圍巖應(yīng)力分布的共同特點 （ 1） 無論坑道斷面形狀如何，周邊附近應(yīng)力集中系數(shù)最大，遠離周邊，應(yīng)力集中程度逐漸減小，在距巷道中心為 3— 5倍坑道半徑處，圍巖應(yīng)力趨近于與原巖應(yīng)力相等。在采用爆破方法開挖的坑道中，由于爆破的松動和破壞作用，坑道周邊往往不是應(yīng)力集中區(qū)，而是應(yīng)力降低區(qū)，此區(qū)域又叫爆破松動區(qū)。如果應(yīng)力很高，在周邊附近應(yīng)力超過巖體承載能力而產(chǎn)生的破裂區(qū)半徑也將較大。 沖擊壓力 ：巖體中的能量突然釋放（巖爆）所形成的壓力。 0?? ??? rrp2???pr ?? p??? 0??? r 圍巖與襯砌應(yīng)力分布的彈性力學分析 橢圓形坑道周邊應(yīng)力分布 由 (c),(f)可得： 滿足上式的軸比叫等應(yīng)力軸比。 反問題法不僅是參數(shù)估計，它的進一步推廣應(yīng)用是工程預測和險情預報、反饋動態(tài)設(shè)計、調(diào)整施工方案以及可靠度評價等 六、新的數(shù)學計算方法和軟科學在巖石力學中的應(yīng)用 分形幾何是近十年來發(fā)展起來的研究非線性現(xiàn)象和圖形不規(guī)律性的理論和方法，它在處理巖石斷裂形貌、巖石破碎、巖體結(jié)構(gòu)、巖石顆粒特征等過去認為難以解決的復雜問題，得到了一系列準確的解釋和定量結(jié)果。 離散單元法完全強調(diào)巖體的非連續(xù)性。 結(jié)構(gòu)面組合在左邊墻有兩個交點 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)面組合交點均位于在左邊墻 主廠房左邊墻位置塊體的三維色譜圖 兩兩結(jié)構(gòu)面三個交點均位于拱頂 主廠房拱頂位置不同編號塊體的三維色譜圖 返回 目前圍巖穩(wěn)定性評判指標 ? 目前對洞室穩(wěn)定性的評價 尚無統(tǒng)一的理性方法 ? 收斂變形 是圍巖穩(wěn)定狀態(tài)的最直接表現(xiàn)，常被當作重要指標 經(jīng)驗公式 由抗壓強度與洞室尺寸 估算最大允許變形 bRB?頂? bRH?側(cè)?式中： B為洞室跨度 H為洞室高度 Rb為巖體單軸飽和抗壓強度 規(guī)范方法 《 錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范 》 (GB500862021)允許的洞周相對收斂量 圍巖類別 隧洞埋深（ m） 50 50~300 300~500 III ~ ~ ~ IV ~ ~ ~ V ~ ~ ~ 注： (1)洞周相對收斂量 指 實測收斂量 與 兩點間距離 之比 (2)適用于 高跨比為 ~ III類圍巖跨度小于 20 m、 IV類小于 15 m、 V類小于 10 m (3)脆性巖體 取表中 較小值，塑性巖體 取表中 較大值 ? 工程上主要采用 經(jīng)驗公式 和 規(guī)范的規(guī)定 目前圍巖穩(wěn)定性評判指標 ? 以上兩種方法均與圍巖的力學參數(shù) 、 變形模量 E、圍巖埋深 H等因素沒有直接關(guān)系，顯然不科學。依次分析圍巖內(nèi)頂點，結(jié)構(gòu)面與臨空面交點，各結(jié)構(gòu)面的面積，結(jié)構(gòu)面切割塊體體積、重心坐標等數(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。 (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。在自然狀態(tài)下，這些塊體是穩(wěn)定的，但當進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。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 。 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，只有少部分轉(zhuǎn)移到支護結(jié)構(gòu)上；支護荷載既取決于圍巖的性質(zhì)，又取決于支護結(jié)構(gòu)的剛度和支護時間；圍巖的松動區(qū)和圍巖內(nèi)的二次應(yīng)力狀態(tài)又與支護結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和支護時間有關(guān)。 隧道支護 “新奧地利隧道施工法 ” （ NATM－ New Australia Tunnelling Method）法，由奧地利學派創(chuàng)始人之一米勒教授提出的。 在完全不接觸的情況下，或支護不及時時，圍巖已發(fā)生松脫，則只承受松動壓力。 工程方面的因素 （ 1）洞室的形狀和尺寸 （ 2）支護結(jié)構(gòu)的形式和剛度 支護作用：阻止圍巖變形，維護圍巖穩(wěn)定 支護 外部支護 內(nèi)承支護 剛性 柔性 （ 3）洞室的位置、尺度和覆蓋層厚度。 變形壓力 阻止圍巖塑性變形時，作用在支護上的壓力。 （ 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。在等應(yīng)力軸比的條件下，橢圓形坑道頂?shù)装逯悬c和兩幫中點的切向應(yīng)力相等，周邊應(yīng)力分布比較均勻。平板所受到的外力即為原巖應(yīng)力。 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。 0?? ??? rr)2c o s21()2c o s21( ??? ? ???? qp或： ? ?????? 2c o s)1(2)1( ???? p 圍巖與襯砌應(yīng)力分布的彈性力學分析 圓形坑道圍巖應(yīng)力分布 （ 3）當 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。 短軸方向原巖應(yīng)力長軸方向原巖應(yīng)力短軸長軸 ? 圍巖與襯砌應(yīng)力分布的彈性力學分析 返回 當 時，矩形洞室周邊均為壓應(yīng)力 1?? 當 時，洞室周邊出現(xiàn)拉應(yīng)力 ??? ??1矩形洞室周邊角點應(yīng)力遠大于其它部位的應(yīng)力 a 彈塑性力學分析法 圍巖應(yīng)力的變化規(guī)律及其分布狀態(tài) 根據(jù)圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)，可將坑道周圍巖體分為 4個區(qū)域： 應(yīng)力松弛區(qū) 塑性強化區(qū) 彈性區(qū) 原巖應(yīng)力區(qū) 圍巖與支護相互作用原理 彈塑性力學分析法 圍巖應(yīng)力分布的共同特點 （ 1） 無論坑道斷面形狀如何， 周邊附近應(yīng)力集中系數(shù)最大 ，遠離周邊，應(yīng)力集中程度逐漸減小，在距巷道中心為 35倍坑道半徑處，圍巖應(yīng)力趨近于與原巖應(yīng)力相等。在采用爆破方法開挖的坑道中，由于爆破的松動和破壞作用，坑道周邊往往不是應(yīng)力