【正文】 。 ? 試求： 1）洞壁、 2倍洞半徑、 2倍洞半徑處的重分布應(yīng)力； ? 2）根據(jù)以上計算結(jié)果說明圍巖中重分布應(yīng)力的分布特征； ? 3）若圍巖的抗剪強(qiáng)度 Cm=， φm=30176。 方向上重分布應(yīng)力（ σr、σθ）隨 r變化的曲線； ? 2）設(shè)巖體的 Cm=， φm=30176。 ? 試求： 1）沿 θ=0176。 ? 總結(jié)彈性洞室圍巖重分布應(yīng)力的特征。因此，當(dāng)巖體的 Cm， υ m一定時，圍巖的極限承載力取決于天然應(yīng)力的大小。 第八章 自重應(yīng)力作用下的圍巖極限承載力 ? 設(shè)有一半徑為 R0的圓形有壓隧洞，開挖在僅有自重應(yīng)力 (σ v＝ ρ gh， σ h＝ λρgh)作用的巖體中；洞頂埋深為 h；洞內(nèi)壁作用的內(nèi)水壓力為 pa。當(dāng)洞壁受到高壓水流的作用時 ， 圍巖內(nèi)又產(chǎn)生一個附加應(yīng)力 ， 使圍巖內(nèi)的應(yīng)力再次分布 ， 產(chǎn)生新的重分布應(yīng)力 。 ? 圍巖極限承載力與圍巖的力學(xué)性質(zhì)及天然應(yīng)力狀態(tài)有關(guān) 。 第八章 ? 根據(jù)已有建設(shè)經(jīng)驗，將擬建工程巖體的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性、工程規(guī)模等因素與已建工程進(jìn)行類比確定 K值。 )1(100,)1( 00 ?? ???? EKREK)ln1(1 0 0,)ln1(210210 RREKRRREKmmemme????????堅硬、完整、均質(zhì)和各向同性的巖體 軟弱和破碎巖體，或具有塑性圈的圍巖 R1為裂隙區(qū)半徑 (cm)。 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 。 第八章 雙筒橡皮囊法 ? 用水泵對橡皮囊加壓使其擴(kuò)張，對坑壁巖體施壓，使坑壁巖體受壓而向四周變形。 10000RKK ?確定方法：直接測定法、計算法和工程地質(zhì)類比(經(jīng)驗數(shù)據(jù) )法。它隨 洞室尺寸而變化 ，洞室半徑越大， K值越小。 (MPa／ cm) 圍巖抗力系數(shù)（ K）愈大，說明圍巖受內(nèi)水壓力的能力愈大。 第八章 一 、 圍巖抗力系數(shù)及其確定 ? 圍巖抗力系數(shù) 是表征圍巖抵抗襯砌向圍巖方向變形能力的指標(biāo)，定義為 使洞壁圍巖產(chǎn)生一個單位徑向變形所需要的內(nèi)水壓力。 ? 圍巖極限承載力 是表征圍巖 承擔(dān)內(nèi)水壓力能力 的指標(biāo)。圍巖抗力承擔(dān)了一部分內(nèi)水壓力，從而減小了襯砌所承受的內(nèi)水壓力，起到了 保護(hù)襯砌的作用 。 圍巖對襯砌的反力 稱為 圍巖抗力 ，或稱 彈性抗力 。 第八章 167。 ? 各階段在演化的時序和發(fā)展的空間部位 ， 都是由洞壁向圍巖深部依次重復(fù)更迭發(fā)生的 。 ? 巖塊發(fā)生彈射，巖爆形成。 ? 處于爆裂彈射的臨界狀態(tài)。 ? 僅在洞壁表部，部分板裂巖體脫離 母巖而剝落，而無巖塊彈射出現(xiàn)。 2)洞室埋深 ? 隨著洞室埋深增加，巖爆次數(shù)增多，強(qiáng)度也增大。據(jù)南非金礦觀測表明，節(jié)理間距小于 40cm，且張開的巖體中，一般不發(fā)生巖爆。當(dāng)掌子面與斷裂或節(jié)理走向平行時，容易觸發(fā)巖爆。 第八章 （ 2） 影響巖爆的因素 1)地質(zhì)構(gòu)造 ? 巖爆大都發(fā)生在褶皺構(gòu)造中。 B A COA BFFn ?式中： FOAB為曲線 OAB包圍的面積；FBAC為曲線 BAC包圍的面積。 %100??O A BC A BFF?當(dāng) ω ＞ 70％ 時 ， 會產(chǎn)生巖爆 ， ω 越大發(fā)生巖爆的可能性越大 。 第八章 1)圍巖應(yīng)力條件 ? 經(jīng)驗公式 c?? )~(1 ?σ 1／ σ c大于 ～ 。 )(221 21 ????c t gc t ggSgShGpV ????側(cè)壁不穩(wěn)定 ? 楔形體 DEFH所形成的側(cè)壁圍巖壓力 ph等于楔形體的重量在滑動方向上的分力減去滑動面的摩阻力后 ， 在水平方向上的分力 。 步驟 第八章 1)洞頂圍巖壓力 作用在楔形體的力： ? ① 圍巖重分布應(yīng)力； ? ② 結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度產(chǎn)生的抗滑力； ? ③ 楔形體的自重 G1。 ? 對楔形體進(jìn)行穩(wěn)定性計算 。 ? 確定圍巖中可能不穩(wěn)定楔形體 (或分離體 )的位置和形狀 。作用在支護(hù)襯砌上的壓力就是這些滑體的重量或其分量。 － υ m/2 角的面滑移 ? 將柱體 A′ ABB′ 的自重扣除A′ A， B′ B面上的摩擦阻力 ，可得作用于洞頂單位面積上的圍巖壓力 q 第八章 ??????????????????????????????????????mmamac t gtgKh t gbbbHKgHq????2452452102011適用于散體結(jié)構(gòu)巖體中開挖的淺埋洞室。 開挖以后側(cè)壁穩(wěn)定 ， 頂拱不穩(wěn)定 ， 沿面 AA′ 和 BB′ 發(fā)生滑移 。 ?洞室上覆巖體需有一定的厚度 (埋深 H＞ 5b1)，才能形成平衡拱。 第八章 ????????????????????fl t gfbfbhl t gbbmm)245(24501101??洞頂?shù)乃蓜訃鷰r壓力 p1為AA′B′B 塊體的重量 )3(32)()( 221112111 bbfbgbdxfbxfbgdxyhgp bbbb?????? ???????第八章 ? 側(cè)壁圍巖壓力 為滑移塊體 A′EL 或 B′MF 的自重在水平方向上的投影。 bfNfR Vx ?2121 ?? fbh ?10cmmCtgf ??? ???f為巖體的普氏系數(shù) (或稱堅固性系數(shù) ) fbxy2?第八章 ?? ?? ?????bbbb fgbdxfbxhgdxyhgp34)()( 221????洞側(cè)壁穩(wěn)定： 洞頂圍巖壓力為 L0M以下巖體的重量 ? 洞室 、 側(cè)壁不穩(wěn)定 ： 洞的半跨將由 b擴(kuò)大至b1， 側(cè)壁巖體將沿 LE和MF滑動 ， 滑面與垂直洞壁的夾角為 α ＝ 45176。在半跨 LO段內(nèi)任取一點 A， OA段的受力狀態(tài)為：半跨 OM段對 OA的水平作用力 Rx， Rx對 A點的力矩為 Rxy；鉛直天然應(yīng)力 σ v在 OA上的作用力 σ vx，它對 A點的力矩為 σ vx/2； LA段對 OA段的反力 W，它對 A點的 力矩為零 。 ? 作用于支護(hù)襯砌上的圍巖壓力就是平衡拱與襯砌間破碎巖體的重量 ， 與拱外巖體無關(guān) 。 ? 這個拱形最初不穩(wěn)定 ， 如果側(cè)壁穩(wěn)定 ， 拱高隨塌落不斷增高；反之 ， 如側(cè)壁也不穩(wěn)定 ， 則拱跨和拱高同時增大 。 ? 計算松動圍巖壓力的方法主要有： 平衡拱理論 、太沙基理論 及 塊體極限平衡理論 。 第八章 松動圍巖壓力 ? 松動圍巖壓力是指松動塌落巖體重量所引起的作用在支護(hù)襯砌上的壓力。 ? 之后， pi又隨 uR0增大而增大。 ? 當(dāng) uR0達(dá)到塑性圈開始出現(xiàn)時的位移 (uR0)R1(即圍巖開始出現(xiàn)塑性變形 )時 ， 圍巖壓力將出現(xiàn)最大值pimax。 ?????????????????????????????????mmmmRRc t gCRRpmmmmi????????s i n1s i n210s i n1s i n2100)s i n1(1)s i n1( 第八章 mmRmmmmmmmic t gCuGc t gCRc t gCpmm?????????????????? ????? s i n1s i n00002)(s i n)]s i n1)([(第八章 用洞壁位移 UR0代替 R1 12)(s i n 0010RmmmmuGctgCRRR ??? ??? 在 實際工程中 ， 如果忽略支襯與圍巖間回填層壓縮位移的情況下 ， uR0主要包括兩部分：洞室開挖后到支襯前的洞壁位移 u0和支護(hù)襯砌后支襯結(jié)構(gòu)的位移 u2。 ? pi取決于天然應(yīng)力 σ 0和巖體的 Cm和 υ m。因此，在圍巖不至失穩(wěn)的情況下，適當(dāng)擴(kuò)大塑性區(qū)，可以減小圍巖壓力。 ? 沖擊圍巖壓力的大小，目前無法進(jìn)行準(zhǔn)確計算，只能對沖擊圍巖壓力的產(chǎn)生條件及其產(chǎn)生可能性進(jìn)行定性的評價預(yù)測。它是強(qiáng)度較高且較完整的彈脆性巖體過度受力后突然發(fā)生巖石彈射變形所引起的圍巖壓力現(xiàn)象。 ? 松動圍巖壓力可采用松散體極限平衡或塊體極限平衡理論進(jìn)行分析計算。 第八章 松動圍巖壓力 ? 松動圍巖壓力是由于圍巖拉裂塌落、塊體滑移及重力坍塌等破壞引起的壓力，這是一種有限范圍內(nèi)脫落巖體重力施加于支護(hù)襯砌上的壓力。 第八章 一種 特殊的 形變圍巖壓力 ? 膨脹圍巖壓力 ：膨脹圍巖由于礦物吸水膨脹產(chǎn)生的對支襯結(jié)構(gòu)的擠壓力。 ? 產(chǎn)生形變圍巖壓力的條件： ①巖體較軟弱或破碎，圍巖應(yīng)力超過巖體的屈服極限而產(chǎn)生較大的塑性變形； ②深埋洞室，圍巖受壓力過大引起塑性流動變形。 ? 按圍巖壓力的形成機(jī)理，可將其劃分為 形變圍巖壓力、松動圍巖壓力 和 沖擊圍巖壓力 。 ? 圍巖壓力是圍巖與支襯間的相互作用力，它與圍巖應(yīng)力不是同一個概念。 修正芬納 塔羅勃公式 卡斯特納 (Kastner)公式 ???????? ???????????????mm11001 s i n11s i n1 ,)1()1(12??????????iccpRR第八章 考慮 Pi σ c=Cm 167。 ? 圍巖的強(qiáng)度 )245(2)245(231 mommo tgCtg ???? ????)245(2)245(21 mommor tgCtg ???? ????不破壞破壞 11 ???? ?? ??第八章 1??? ?第八章 彈塑性力學(xué)方法 ? 在裂隙巖體中開挖地下洞室時，將在圍巖中出現(xiàn)一個塑性松動圈。 破壞范圍 (λ ＜ 1/3 ) 第八章 ? 洞壁圍巖均為壓應(yīng)力集中 ， 當(dāng)大于圍巖的抗壓強(qiáng)度 σ c時 ， 洞壁圍巖就要破壞 。 第八章 彈性力學(xué)方法 確定： 破壞范圍 破壞圈厚度 ? 洞頂 、 底將出現(xiàn)拉應(yīng)力 。 由 σ 0引起的應(yīng)力 ???????????????????????????221012210111rRrRere?????由 σ R1引起的附加應(yīng)力 ??????????2212221211rRrRReR