发布时间 : 星期一 文章第六章 地下洞室围岩应力与围岩压力计算 - 图文更新完毕开始阅读d33a5c0d7cd184254b353535
第六章 地下洞室围岩应力与围岩压力
第六章 地下洞室围岩应力
与围岩压力计算 第一节 概述
一、地下洞室的定义与分类
1、定义: 地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的地下空间。 2、地下洞室的分类
按用途：矿山巷道（井）、交通隧道、水工隧道、地下厂房（仓库）、地下军事工程
按洞壁受压情况：有压洞室、无压洞室 按断面形状：圆形、矩形、城门洞形、椭圆形 按与水平面关系：水平洞室、斜洞、垂直洞室（井） 按介质类型：岩石洞室、土洞 二、洞室围岩的力学问题
（1）围岩应力重分布问题——计算重分布应力
1）天然应力:人类工程活动之前存在于岩体中的应力。 又称地应力、初始应力、一次应力等。
2）重分布应力:由于工程活动改变了的岩体中的应力。又称二次分布应力等。
地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力状态，称为重分布应力状态。
1
第六章 地下洞室围岩应力与围岩压力
没有 天然应力， 工程活动
开挖洞室后的应立场，为重分布应力，与天然应力有所改变
在附近开挖第二个洞室，则视前一个洞室开挖后的应力场为天然应力，第二个洞室开挖后的应力场为重分布应力
（2）围岩变形与破坏问题——计算位移、确定破坏范围
在重分布应力作用下，洞室围岩将向洞内变形位移。如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。 （3）围岩压力问题——计算围岩压力
围岩变形破坏将给地下洞室的稳定性带来危害，因而，需对围岩进行支护、衬砌，变形破坏的围岩将对支衬结构施加一定的荷载，称为围岩压力(或称山岩压力、地压等)。
（4）有压洞室围岩抗力问题——计算围岩抗力
在有压洞室中，作用有很高的内水压力，并通过衬砌或洞壁传递给围岩，这时围岩将产生一个反力，称为围岩抗力。
2
第六章 地下洞室围岩应力与围岩压力
第二节 围岩重分布应力计算
一、围岩重分布应力的概念
围岩：洞室开挖后，应力重分布影响范围内的岩体。 围岩（重分布）应力：应力重分布影响范围内岩体的应力。 围岩应力与围岩性质、洞形、洞室受外力状态有关。 围岩应力计算包括以下步骤：
①开挖前岩体天然应力状态的确定; ②开挖后围岩重分布应力的计算 ; ③支护衬砌后围岩应力状态的改善; 围岩应力计算包括以下情形： 弹性无压洞室围岩应力 塑性无压洞室围岩应力 有压洞室围岩应力 二、无压洞室围岩应力计算 1、弹性围岩应力
围岩为坚硬致密的块状岩体，当天然应力大约等于或小于其单轴抗压强度的一半时，围岩呈弹性变形。可近似视为各向同性、连续、均质的线弹性体（假设1），其围岩重分布应力可根据弹性力学计算。 （1）圆形洞室重分布应力的大小
3
第六章 地下洞室围岩应力与围岩压力
如果洞室半径相对洞长很小，按平面应变问题考虑（假设2），概化为受均布压力的薄板中心小圆孔周边应力分布的计算问题。并忽略天然应力场沿洞室高度方向的变化（假设3）。可以把它看成是两个柯西课题的叠加如下图。
根据柯西课题，由σh产生的重分布应力:
σ
σ
4