【正文】 度 平面問題。 在塑性區(qū)內(nèi)取微分體 （切向 ，徑向 ） 平衡條件（方程） 很小， 代入 （ 620） 在塑性取內(nèi)， ， 除滿足平衡條件外，還應(yīng)滿足塑性屈服條件（ MohrZ準(zhǔn)則） 此處： , 代入 （ 626） ?d? rd0rF ??? ? ? ?2 s i n 02r r rdr d d r d r d r d? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?d? sin22dd???? ?rrd r rd?? ? ????? r?311 s in 11 s inc c tgc c tg N ??? ?? ? ?? ?????1 ???? 3 r??? 1r c c tgc c tg N????? ??由 (624)+(626)聯(lián)立，消去 得 (627) 求解（ 627）微分方程，并注意邊界條件 (628) 其中 以 r0為內(nèi)徑，為外半徑厚壁圓筒彈性公式 當(dāng) 時(shí)， 取 導(dǎo)出 處（洞壁處）支護(hù)力： (621) ??? ? ? ?1rrd c c tg dr Nc c tg r ???? ???10Nrrc c tg Ar??????? ? ? ????? ?10 1 s inNprA c c tg pR?????? ????? ? ? ??????pvr R R??220000( ) ( 1 ) ( 1 )pr r RprrPPrR? ? ? ? ? ?prR?20 2[ (1 )]prRPR? ??0rr?100[ ( 1 s in ) ] ( )Niprp c c tg c c tg PR?? ? ? ?? ? ? ? ?討論： 10 ～ （開挖洞徑）成正比， ～ 成反比（即塑性區(qū) 適度） 20 處初始地應(yīng)力 (洞中處 ) 30 ～涉及塑性區(qū)巖體 ， 值，一般選用殘余值（爆破松動(dòng)） 40從（ 629）式可得塑性區(qū)半徑： 當(dāng) =0（不支護(hù)時(shí)） 50若前面微分體推導(dǎo)中計(jì)入 c值 類似推導(dǎo) 修正芬納公式 ip 0r ip pR iipp?? ?0 3P r D?? 1 h? ???ip c ?1 s i n2 s i n00 ( 1 s in )[]piP c c tgRrp c c tg????????? ?ip 1 s i nm a x 2 s i n00 [ 1 ( 1 s in ) ]p PR r tgc?????? ? ?100[ ( ) ( 1 s in ) ] ( )Niprp c c tg c c tg PR?? ? ? ?? ? ? ? ?1 s inm a x 2 s in00( ) ( 1 sin )[]pP c c tgRrc c tg?????????三．卡柯公式 在芬納公式推導(dǎo)中： 1）未計(jì)塑性區(qū)體力 2）塑性區(qū)與彈性區(qū)位移、應(yīng)力連續(xù)、實(shí)際洞頂 “ 脫開 ” 引入后可導(dǎo)出卡柯公式： （ 647） ①計(jì)算 時(shí)，需已知 （可通過聲波測(cè)試） ② “ 洞底未脫開 ” 與芬納公式較吻合 “ 洞頂可能脫開 ” 與卡柯公式協(xié)調(diào) ( ) 0pr r R? ? ?120 0 0( ) [ 1 ( ) ]2NNappr r rp c c tg c c tgR N R?????? ??? ? ? ? ??ap pR 第七節(jié) 地質(zhì)分析法計(jì)算山巖壓力 前面介紹的山巖壓力（普氏理論，太沙基，彈塑性理論）分析方法 ——圍巖均質(zhì)，沒有考慮軟弱結(jié)構(gòu)面切割的影響，而實(shí)際工程，由于軟弱結(jié)構(gòu)切割形成的塊體穩(wěn)定性非常關(guān)鍵 重點(diǎn)分析??！例如： ABC不穩(wěn)定 需要支護(hù) “ ABC”體重量 形成山巖壓力??！ 具體分析： 一、洞頂 “ 懸空體 ” 山巖壓力： 關(guān)鍵確定懸空體的體形！ ! 二、洞頂分離體沿某一軟面滑動(dòng) 由 AC,CD,BD節(jié)理面切割 “ ABCD”塊體 AC面 +CD面拉裂 沿 BD面滑動(dòng) 山巖壓力： 方向沿 :弧 AB段山巖壓力： b Gp AB??? ?s i n c o sp B O Q Q t g c l? ? ?? ? ? ?下 滑 力 面 阻 滑 力 ＝DB0pp ?弧 AB三、洞側(cè)壁分離體沿某一軟弱面滑動(dòng) “ ABC”沿 AC面滑動(dòng)， (Q向 AC面投影 ) 山巖壓力： （ Q——下滑力） s i n c o s jjp Q Q tg c l? ? ???? ? ???校核： 洞頂：沿節(jié)理是否產(chǎn)生滑動(dòng)； 側(cè)墻：沿節(jié)理是否產(chǎn)生滑動(dòng) 確定支護(hù)力 假設(shè)洞壁（ ），節(jié)理面 由（ ） 節(jié)理（ ） 由 ，由第三章（ 397） p63 (653) 不穩(wěn)定 分析： 側(cè)壁上： 直墻 ， 圓形 ， 代入： 若上式存在，天然條件不穩(wěn)定 離場(chǎng)加支護(hù)（提供 支護(hù)力） 并使 令 式中 由洞形 + 、 +部位計(jì)算（ 54節(jié)） 13,??13,?? ,nn??,jjc??n f n j jtg c? ? ? ?? ? ?13c o s s in ( ) s in c o s ( ) c o s 0j j j jc? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?1 y??? 3 0x????1 ???? 3 0r???? c o s s in ( ) c o s 0y j j jc? ? ? ? ???x?s in c o s ( ) c o s s in ( ) c o s 0x j y j j jc? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?x? b＝ p ?c o s s in ( ) c o ss in c o s ( )y j j jjc? ? ? ? ?? ? ?????bphpvpy?洞頂： ， 代入，類似推導(dǎo)： 不穩(wěn)定條件： 支護(hù)力： 對(duì)洞壁任意點(diǎn) p ① 求任意點(diǎn) p，切向應(yīng)力： ， 計(jì)算 ， +結(jié)合洞形計(jì)算。 ②任意點(diǎn)： 由應(yīng)力轉(zhuǎn)軸或 Mh圖推求 頂層面法向應(yīng)力： 切向應(yīng)力： ③代入 （ 667） 1 x??? 3 0y????c o s ( 9 0 ) s i n ( 9 0 ) c o s 0j j jc? ? ? ???? ? ? ? ???c o s ( 9 0 ) s in ( 9 0 ) c o ss in ( 9 0 ) c o s ( 9 0 )x j j jjc? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ??? ? ?bp,1p???? 3 0r???? hp vp0xy????nx????xy n?????n n j jtg c? ? ???? ? 11 jhvjc tg tgNNtg tg????????b h vp p p?αασ2 ασ στ2 α 第八節(jié) 噴錨支護(hù)原理和設(shè)計(jì)原則 一、噴錨支護(hù)原理： 原理 地下洞室開挖 圍巖變形 發(fā)展 不變約束（支護(hù)） 充分發(fā)展 破壞 形成松動(dòng)壓力 適度發(fā)展 施加約束（支護(hù)） 承擔(dān) 變形壓力 從前面芬納公式推導(dǎo)結(jié)果 支護(hù)力： 成反比 關(guān)系 見右圖 （ 洞壁變位 ） 1i ppfR??? ????~ipR?pR?? R??A、支護(hù)時(shí)間 ① 由圖可見， 而 注意： Ⅱ 點(diǎn)： （ ）過大 塑性破壞 松動(dòng)壓力 反而加大 ②假設(shè)洞室開挖 后，支護(hù)。洞室變位：支護(hù)前： 。支護(hù)后（支護(hù)與圍巖共同變位） 至 A點(diǎn)平衡。 顯然： 愈小 愈小， 愈大 支護(hù)力 即 說明在圍巖保護(hù)圍巖條件下（不出現(xiàn)松動(dòng)破壞），支護(hù)前圍巖變形愈充分則 愈小。 B、支護(hù)剛度影響 1)由 Ⅱ － Ⅲ 平衡 支護(hù)剛度相同， 的影響 2） Ⅱ － 不平衡，支護(hù)剛度影響 t? R??? R?? ip?R? pR ? ? ipit1R?2R?it 1R? 2R? ? ip BApp?ip? it?ⅢCBpp?噴錨支護(hù)的特點(diǎn)： 在洞室開挖后及時(shí)向圍巖表面噴一層砼，必要時(shí)增設(shè)部分錨筋，從而及時(shí)有效地控制和調(diào)整圍巖變形和應(yīng)力重分布范圍，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的支護(hù)目的。 特點(diǎn)： 及時(shí)、緊貼、柔性 較小變形壓力 支護(hù)與圍巖共同作用（與傳統(tǒng)剛性支護(hù)（松動(dòng)壓力）山巖壓力 設(shè)計(jì)支護(hù)觀點(diǎn)相反，維持穩(wěn)定） 二、噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)原則 根據(jù)圍巖分類和地質(zhì)分析，借用 工程類比和計(jì)算確定噴錨支護(hù)系數(shù) 一）、整體圍巖 圍巖特點(diǎn)：巖塊強(qiáng)度高， 節(jié)理裂隙不發(fā)育，整體性良好 hvpp?hvpp?噴錨支護(hù)：巖壁表層噴薄層砼 防止風(fēng)化（巖體出現(xiàn)破碎） 在主應(yīng)力區(qū) 布置預(yù)應(yīng)力錨桿 以減小拉應(yīng)力水平，或轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力 錨桿長(zhǎng)度 穿過拉應(yīng)力區(qū)，錨固至壓力區(qū) (天生橋二級(jí)調(diào)壓井事故 )??！ 二）、塊狀圍巖 圍巖特點(diǎn)：節(jié)理裂隙發(fā)育，圍巖切剖成塊狀，其中巖塊強(qiáng)度較高，結(jié)構(gòu)面錯(cuò)動(dòng) 控制巖塊穩(wěn)定 關(guān)鍵塊體 關(guān)鍵塊① 控制 重點(diǎn)加固（錨桿、噴砼） αβαβ錨桿加固關(guān)鍵塊體（危石） 取危石 ABC 重量 G，沿錨桿 EF的分力 T，沿破裂面 AB的分力 Q 錨桿的拉力 剪力： 確定錨桿的截面積 錨桿加固圍巖裂隙面 洞頂裂隙面 AB，水平向壓力 P，錨桿預(yù)應(yīng)力 T 要求校核沿 AB面是否滑動(dòng)，挽救，保護(hù)穩(wěn)定 計(jì)算所需 T 沿 AB面法向力： 抗滑力： 沿 AB面滑動(dòng)力 由 噴砼層支護(hù)危石 1）按 “ 沖切型 ” 破壞驗(yàn)算噴層厚度 設(shè)危石重 G,底面周邊長(zhǎng) ,噴層厚度 h，砼抗拉強(qiáng)度 不發(fā)生 “ 沖切型 ” 破壞條件 (穿透噴層 ) ? ? s in s inTQ???? ??????Gs i n 1 8 0 +? ?sinTG???? si n + ? ?sinQG???? si n +ααα裂隙面?sinTP ?? ? ?s in jT P tg??? cosP ?? ?c o s s inP tg T P? ? ??? ? ?c o s s inT tg P c tg? ? ? ????G