【正文】 (c) 塌落階段； (d) 成拱階段。 02 pppr ?? ???02 peer ?? ???（ 4）求解塑性區(qū)應(yīng)力 得： drdrcrr????? ????1si n1si n)c o t(2分離變量，解微分方程： rdrcdrr?????s in1s in2c o t ????????????????????????c o t)(si n1si n1)c o tsi n1si n)c o t(2c o t)()c o t(s i n1s i n20s i n1s i n20???????????????????cRrcpccRrcpirrir＝（整理，得：并代入塑性條件：得：??????????????????????????????s i n1s i n2100s i n2s i n10010s i n1s i n20101s i n1s i n20s i n1s i n20))(si n1(c o t()]si n1)(c o tc o t[(2c o t2)(si n1)c o t22c o t)(si n1si n1)c o tc o t)()c o t(??????????????????????????????????RRcppcpcpRRpcRRcppRrcRrcpcRrcpiiiriir－）支護反力：化簡得塑性區(qū)半徑：（＋，代入彈塑性交界條件：＝（與把（ 5）求解塑性區(qū)半徑和支反力（修正的 Fenner公式） ”即可取上式“同理得：并化簡，代入彈性應(yīng)力公式和把化簡得：得：（代入彈性應(yīng)力公式和把?????????????????????????????????????????????????????????????20s i ns i n1000201s i n1s i n20112121210210s i n1s i n20120s i n1s i n201)(]c o t)si n1)(c o t()[c o s())(c o t(c o tc o t))(c o tc o t)()c o t(rRcpcppcprBpRBRRcpRcRRpBRBpcRRcprBpcRrcpRrirririr?（ 6）求解彈性區(qū)應(yīng)力 1)深埋隧道圍巖松動壓力的確定方法 (1) 統(tǒng)計法 — 我國 《 隧規(guī) 》 所推薦的方法 ????????? whhqsqq?式中 γ — 圍巖容重； hq— 坍落拱高度； s — 圍巖級別； w — 寬度影響系數(shù)，由 w=1+i（ B5）計算： B — 坑道寬度，當 B＜ 5m時，取 i =，當 B＞ 5m時，取 i =。 據(jù)統(tǒng)計，圍巖垂直松動壓力的分布可概括為 4種，如圖 47。 圖 4 7(2) 普氏理論 散粒體理論：巖體被節(jié)理、裂隙所切割，視為散粒體。 前述自然拱概念最早由普氏提出： fbhq ? ①堅硬巖體 : ② 松散破碎巖體： ?????? ???? 245t a n 0?tt Hbb式中 為隧道凈跨度的一半； 為隧道凈高度 。 B h kB th k BbH t圖 48 自然拱的兩種形態(tài) (3) 泰沙基理論 理論：散粒體理論 。 ◆ 步驟： = 0， 建立微分方程 ： 0,0 ?? vh ? ， 得： ： ⑴ 當埋深 h 達到一定程度時 ， 為恒值： ⑵ 取側(cè)壓力系數(shù) k=1， 則有： ⑶ 與普氏法對照 ， 能發(fā)現(xiàn)什么 ？ )1(t a n 0t a n0bhkv ekb ??????????v? kbv ??0t a n ???f?0ta n ? hfbv ??? ??? 2)淺埋隧道圍巖松動壓力的確定方法 ⑴ 深、淺埋隧道的判定原則 Hp＝（ 2～ ） hq I一 III級圍巖取 : Hp＝ 2hq IV～ VI級圍巖取 : Hp＝ H≥Hp 時為深埋 H＜ Hp時為淺埋 H 為覆蓋層厚度 (2) 淺埋隧道圍巖松動壓力的確定方法 ① 土柱法 要點：忽略滑動面上的阻力。 滑動巖體未擾動土體圖 41 0圍巖壓力滑動面 ②一院法 重點： 當 H＞ hq 時，應(yīng)該考慮滑動面上的阻力。 隧道結(jié)構(gòu)體系的計算模型 — 圍巖抗力的存在 隧道結(jié)構(gòu)體系的計算模型 特點： ◆ 以支護結(jié)構(gòu)作為承載主體； ◆ 圍巖對支護結(jié)構(gòu)的作用間接地體現(xiàn)為兩點： ①圍巖壓力； ②圍巖彈性抗力。 適用于： 模筑砼襯砌 特點： ◆ 支護結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，共同承受荷載，且以 圍巖作為承載主體； ◆ 支護結(jié)構(gòu)約束圍巖的變形； ◆ 采用巖體力學(xué)方法計算； ◆ 圍巖體現(xiàn)為形變壓力。 結(jié)構(gòu)力學(xué)方法 根據(jù)對荷載的處理不同，它大致有如下三種模式： ◆ 主動荷載模式（圖 5－ 1（ a）） ◆ 主動荷載加被動荷載模式（圖 5－ 1（ b） ) ◆ 實際荷載模式（圖 5－ 1（ c） )。 計算特點 : ① 三種單剛 ◆ 襯砌單剛：梁單元 ◆ 抗力單剛：二力桿單元 ◆ 基礎(chǔ)單剛：支座單元 ② 拼總剛 (結(jié)構(gòu)剛度矩陣 ) ③ 邊界條件～墻基礎(chǔ)水平位移為 0 ④ 求解以節(jié)點位移為未知量的方程組～高斯消去法等 ⑤ 由節(jié)點位移求出單元節(jié)點力～內(nèi)力 (1)襯砌結(jié)構(gòu)的處理 ◆ 襯砌的處理：將襯砌沿其軸線離散化為直桿單元（梁單元），并將單元的聯(lián)接點稱為節(jié)點。 圖 54 直剛法計算圖式 (2)等效節(jié)點荷載的處理 ◆ 按 “ 靜力等效 ” 原則進行，即均布荷載所作的虛功應(yīng)等于節(jié)點荷載所作的虛功。 圖 56 圍巖彈性抗力鏈稈設(shè)置示意圖 (1)襯砌單元剛度矩陣 (襯砌單剛 ) (2)彈性支承鏈桿單元剛度矩陣 (抗力單剛 ) 要點： ◆ 其局部坐標系與總體坐標系一致； ◆ 由溫氏假定求抗力。因抗力彈簧本身就是對襯砌結(jié)構(gòu)的 約束，故襯砌結(jié)構(gòu)不能作剛體移動。 （ 2）方程組求解：高斯消去法；迭代法 （ 3）對圍巖抗力彈簧支承的自動調(diào)整 （ 1）單元結(jié)點位移 （ 2）單元結(jié)點力 襯砌截面強度檢算 破損階段法～考慮到結(jié)構(gòu)的塑性階段，材料塑性極限強度 Rb已進入塑性階段。 ◆ 當 時，由抗拉強度控制承載能力，僅需按抗拉強度進行檢算 。 極限狀態(tài)法～采用數(shù)理統(tǒng)計方法，用概率來衡量結(jié)構(gòu)的安全度，或稱 “ 可靠度 ” 。 （ 3）邊界條件和初始應(yīng)力 （ 4）卸荷釋放荷載及卸荷過程模擬 （ 5）開挖施工步驟的模擬 （ 6）求單元應(yīng)力 （ 7）圍巖與支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判斷 （ 8）有限元法計算的可信度 計算方法：洞門可視作擋土墻，按計算擋土墻的方法進行計算。 ④取最不利位置的墻體條帶計算，稱為 “ 檢算條帶 ” 。 隧道洞門計算 計算部位（檢算條帶）的選取及計算要點 1．柱式、端墻式洞門 2．有擋、翼墻的洞門 洞門計算內(nèi)容 1. 洞門計算內(nèi)容： ①墻身偏心及強度； ②繞墻趾的抗傾覆性 (墻趾～墻身外表面與基底面的交點 )； ③沿基底滑動的穩(wěn)定性； ④基底應(yīng)力檢算?；痉椒ㄈ酝茡p階段法，如取計算條帶，具體公式不同，按可靠度理論得出 . (承載能力極限狀態(tài) ) (正常使用極限狀態(tài) ) 概 述 規(guī)定：在地震基本烈度為 7度及以上地區(qū)的隧道，需要進行抗震設(shè)計。 隧道抗震計算 地震系數(shù)法 考慮兩種情況： ◆ 水平地震力的方向橫交隧道縱軸 應(yīng)考慮洞口、淺埋、偏壓地段和明洞。 圖 520 縱向水平地震力作用下洞口環(huán)節(jié)計算圖式 （ 1）橫向水平地震力 （ 2）縱向水平地震力 ◆ 水平梁 ◆ 豎向梁 （ 1）襯砌任一截面內(nèi)的彎矩按圖（ b）可得： （ 2）襯砌任一截面內(nèi)的彎矩按圖（ c）可得： （ 3） 在襯砌任一截面中，由于地震力產(chǎn)生的最大應(yīng)力為： 思考題 ？隧道結(jié)構(gòu)體系的概念？ — 結(jié)構(gòu)模型？什么是巖體力學(xué)模型？ ？計算模型中有幾種處理方式？溫氏假定與它有什么關(guān)系？ ，隧道結(jié)構(gòu)有哪三種單剛？拼總剛的兩個條件是什么？ ？ ？ 第一章 緒論 課程的內(nèi)容 ? 邊坡與滑坡的概述 ? 邊坡地質(zhì)與勘察 ? 邊坡穩(wěn)定性分析及分析軟件 ? 邊坡加固方法與手段 ? 邊坡的設(shè)計 ? 邊坡監(jiān)測與長期觀測 ? 邊坡是自然或人工形成的斜坡，是人類工程活動中最基本的地質(zhì)環(huán)境之一，也是工程建設(shè)中最常見的工程形式。 《水利水電工程邊坡設(shè)計規(guī)范 》 SL 3862022 ? 修建水利水電工程形成的和因修建水利水電工程有可能影響其穩(wěn)定的邊坡統(tǒng)稱為水利水電工程邊坡 邊坡的定義 邊坡失穩(wěn)的危害 《 汶川地震中滑坡災(zāi)害考察與初步分析 》考察報告 滑坡、崩塌、泥石流 自然邊坡 ?危害的形式 工程邊坡 各種工程破壞形式 ?危害的程度 經(jīng)濟、人員 滑坡、滑塌（坍塌）、崩塌、剝落、拉裂、 流動 滑坡 (slides) 是斜坡部分巖土體在重力作用下，沿一定的軟弱面，緩慢地整體向下移動，具有蠕動變形、滑動破壞和漸趨穩(wěn)定三個階段，有時也具有高速急劇移動現(xiàn)象。 崩塌 (fall— slumps) 是整個巖土體塊脫離母體，突然從較陡的斜坡上崩落、翻轉(zhuǎn)、跳躍、堆落在坡腳，規(guī)模巨大的稱為山崩，規(guī)模較小的稱為塌方 潰屈 發(fā)生在層狀結(jié)構(gòu)巖體順向坡內(nèi)的一種破壞形式，又稱滑動─彎曲破壞，巖體上部沿層面滑動，下部發(fā)生彎曲和鼓脹 剝落 (falls) 是斜坡巖土長期遭受風(fēng)化、侵蝕，在沖刷和重力作用下，巖 (土 )屑 (塊 )不斷沿斜坡滾落堆積在坡腳。 SF SF其問題的關(guān)鍵是如何尋求滑裂面，如何尋求滑裂面上的平均抗剪強度 f?和平均剪應(yīng)力 τ 荷載 ?巖土體的自重作用 在地下水位以上時，巖土體的自重采用天然重度； 在地下水位以下時，則應(yīng)根據(jù)計算方法正確選擇。 ?地下水作用 孔隙水、裂隙水或?qū)娱g承壓水 對具有疏掉地下水設(shè)施的邊坡，應(yīng)首先確定經(jīng)疏排作用后的地下水位線，再確定地下水壓力．為提高計算可靠性，應(yīng)視工程具體情況，乘以大于 1的增大系數(shù)。 巖質(zhì)邊坡深部潛在不穩(wěn)定體邊界面并非完全貫通時，裂隙水壓力可以相應(yīng)折減。 對于有地下水滲流的水下巖土體，當采用體力法以浮重度計算時，應(yīng)考慮滲透水壓力作用，對于沒有被河水完全淹沒的滑體部分，其滲透水壓力或動水壓力值 按下式計算： wiPwi w i iP V J??水庫蓄水后岸坡內(nèi)地下水位宜根據(jù)實測值確定：當缺少實測值或水庫尚未蓄水時，可根據(jù)水庫浸沒計算確定。 對于經(jīng)受泄洪雨霧作用的邊坡，應(yīng)首先根據(jù)經(jīng)驗和工程類比