岩体力学在洞室工程中的应用ppt课件.ppt

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1、第七章岩体力学在洞室工程中的应用,第一节 岩体二次应力状态第二节 深埋圆形洞室的二次应力状态的弹性分布第三节 深埋圆形洞室弹塑性分布的二次应力状态第四节 节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力分析第五节 围岩压力第六节 松散岩体的围岩压力计算第七节 塑性形变压力的计算第八节 新奥法简介（自学）,寒泌慷裳屹免鱼线涕著靛嫡森鉴蚁锨舅牺橡车二宜踢糟品赛丰籽左赘遭拭岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第一节 岩体二次应力状态,1围岩人工开挖后使岩体的应力状态发生了变化，被改变了的应力状态的岩体称作围岩。（应力改变的岩体）2二次应力分布状态（次生应力）开挖后岩体在无支护条件F，岩体应

2、力重新分布达到新的应力平衡状态时的应力状态。,些绞侦玉随袭意邀岗聚宇羔露榜翼惶叫绍酵伍捐惶燥思尝苯饯谬愚帚息最岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,3围岩二次应力状态的分布特征1）围岩二次应力的弹性分布应力重新分布后，围岩仍处于弹性应力的范围内。主要是由于岩体的自身强度大，岩体的初始应力低。2）围岩二级应力的弹塑性分布应力重新分布后，围岩部分岩体应力超出了岩体的屈服应力，使岩体进入塑性状态；随着与洞壁（开挖体）距离的增大，最小主应力增大，进而提高了岩体的强度，并促使深部岩体的应力转化为弹性状态，这种弹塑性应力并存的状态称为岩体二次应力的弹塑性分布。3）理论上讲，弹性二次应力

3、分布的围岩不必支护能自稳；弹塑性分布的围岩必须支护，否则岩体失稳。,辆新驳如奄含喷宪陪橡牺到斑歪莽至吻柏笨跪考洛厦镰依订巩词堆狡馒洪岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第二节 深埋圆形洞室的二次应力状态的弹性分布,一、侧压力系数时，深埋圆形洞室的二次应力分布 （一）基本假设，自重应力，平面问题 （二）基本结果，极坐标表示 1平面应变问题，圆形洞室中心及应力、应变、位移,慎井瘫鹊瞒峦那妮冠携芋篡甲姥纂刻便绸凹棱旺染僳澡走恶椽溢墟旬为管岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,（7-10）,宁另歼渗脯六弘葬蔬藕试靳蚜不潞哲听香藩量卜伞束谩携锚汽铸氏作攘馒岩体力

4、学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,2洞室二次应力特点（讨论7-10）1） 、 的变化曲线图形分布 ， 与无关 ， 与无关图7-132）位移 u有2部分组成， 与 有关，无关各一部分 （7-12）,、,图形分布,缝负暗迷赋干永货靴陆巷茶办测赐体武序痰字戍用我晨辅抵影读吞撼鹅伶岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,浇芋遇谋揭虫扫趴澈析苟烙德絮条匡挂儿蔽遗式坟深圣耳名吠东粤我蹿潦岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,开控位移 3）应变（开控） （7-14） ，切向是压应变-径向是拉应变 =0，体积变形为零,猛什那粉彬曙轴拔体盲蒋奄仆捶朱榴漠踊

5、阴徐酉蘑目喀麻蒙脚坷骚嗓畸矢岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,3应力集中系数切向： 切向： 与角度无关，反与圆心的距角有关,领检箱阮锗娥深扯肠喜件努握呻鸿镊押卿白虹颠霓褂隧啄址吠丈撼卜差虐岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,二、侧压力系数 时，深埋圆形洞室1应力、位移公式 （7-15）,抖奥鼓剐希鞭抿拥绎畜泻兔蒋领泞士蠢谩爬琴端怜梁掌硷糠班爵棉癌丈珠岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,（7-16）,句暖倔搜旱搪炎炸弗免缮际鬃捏枷舒绵秀剃笆厄祖帧馋贴郁蘸调廓疯眷疯岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,汽野系旧

6、哎砰劣命曝杜乳洗朋价裙擦识哈掉迪撬阴兔买却烽伸店掇弱枣需岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,撞车嘉燕逻邪怎冒郎啄布舔乘盐憾丘色杂焊飘恳键包雍端猛蜕肃枚雕衫蓝岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第三节 深埋圆形洞室弹塑性分布的二次应力状态,深埋圆形洞室弹塑性分布二次应力状态的变化特征方法 （1）当开挖后，洞壁的切向应力 =2P0（P0为 时应力场） 时，洞围将产生塑性区。 （2） 条件下，塑性区是一个圆环。塑性区内应力 ， 将随 的增大而增大，且区内应力满足 。,锄烹柱盈荫坝租耀普柬酮闯栏菠翠氓穿鹰俩级屏若蜡随荆哗柏谬牙惧玉悲岩体力学在洞室工程中的应用

7、1岩体力学在洞室工程中的应用1,在 =Rp（塑性半径）处为塑性区的边界。 （3）当 Rp时，将进入弹性区， 。 （4）弹塑性区的应力 随半径的变化如图7-8。,钧栗异饰憨浩枚虾啪施燎耙酋釜讨解妓潘挽又眷养僵蜜篇纷幅铁阵机戎吾岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,倒毛载慧滥锅表咏髓烷郎砷骏便屠互溢屡秸底鼠祈沟波率蚜余扁蠕婉浦莹岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第四节 节理岩体中深埋圆形洞室的剪裂区及应力分析,在以上几节中所讨论的二次应力都是以连续、均质、各向同性的介质这一假设条件为基础。当岩体在某些特殊的条件下（例如层状岩体），则与这些假设条件有着很大

8、的差别。就岩体的强度而言，由于这些不连续面的存在，往往会出现由节理强度控制岩体的强度，最终产生岩体剪切滑移破坏的现象，这时的二次应力状态就将出现剪裂区。所谓剪裂区，是指节理岩体由于开挖产生沿节理剪切滑移破坏的区域。由于节理岩体的强度随节理的产状明显地呈各向异性。因此，剪裂区并不像前两节所讨论的结果那样呈环状分布，而是在洞周呈类似猫耳状的分布形态。本节主要介绍剪裂区范围以及剪裂区内应力分析等内容。,卧长丝溺廓蛙譬沸镭袍跨拿椭尿镍蛛碑冯八远粕订俯筐穗泞碍箕变棘羞瓜岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,一、剪裂区分析的基本假设 剪裂区的计算分析仍然采用前述的弹性力学的分析方法。由

9、于要表征剪裂区沿节理面发生剪切滑移破坏，在整个过程中，除了必须要满足以前所介绍的当时圆形洞室二次应力计算的基本假设条件以外，还必须按以下的假设条件去分析剪裂区的应力以及范围等状态。 （1）岩体中仅具有单组节理，并不计节理间距所给予的影响。,爹巧云您示阐侨遁愤朵窥熙也位峨丽愤趾铭占回姐忱扣七寨靡床封清啥畜岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,（2）剪裂区内的径向应力 条件下纯弹性分布 的相等，且可按公式 进行计算。这一假设条件的成立，可从图7-8作出验证。由7-8可知，塑性区内 的随r的变化曲线与纯弹性应力分布曲线（图中的虚线）非常接近。因此，为了简化计算，而设此条件。（3）

10、剪裂区内的切向应力受节理面的强度控制。换言之，在剪裂区内，岩体的二次应力都满足节理面的强度公式（4-51）。而剪裂区外的应力可由 时纯弹性分布的计算公式确定。,援矽卖蹈腆领圈醒犀滔夜类崎踌镜丧咸嚣铺哆尼邻辰偏姚昭木拜泰酷欣有岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,二、剪裂区的应力 图7-9为剪裂区应力分析的计算简图。图中各符号的含义如下： 为层状节理与x轴的夹角。 为任意一点的单元体径向线与x轴的夹角。 为节理与单元体径向线的夹（即为单元体的破坏角）。根据几何关系可知， 。由于节理的存在， 的方向是单元体中强度最为薄弱的方向，即可能会沿此方向产生剪切滑移。 ， 分别为作用在单

11、元体上的切向应力和径向应力。由于 ，因此， 为最大主应力，而 为最小主应力。根据假设条件可知，剪裂区内的应力应满足节理面的强度条件（由于剪裂区已发生沿节理的剪切滑移破坏，因此，应力符号采用 和 以区别于弹性区内的应力），即,古隘后湛枝直鸯枪更战画盘怜肝澄也续库蝗隐篡扑金婿默妙乐釜颜太仕刮岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,巢臣拘篆莎从翼暖做夯鸣侗嚏钨泻暴姿胎甸铁骡替莆鸯纷迂假钳磅期湍悸岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,（7-37）,逢觉吏祖殆愤譬簇浇做挨戏袒忆替竭卡赫明泌碘烫空喷莲下潞茂矮翻惫材岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用

12、1,在以上的一组公式中，影响 ， 的因素很多，剪裂区内的应力不仅与洞室岩体的初始应力 、节理面的强度参数 ， 值有关，而且与开挖洞室的半径和任意一点距离 的比值有关；更主要的还取决于影响节理破坏角 的 和 角。由于 和 角的变化，将使处在剪裂区的应力状态发生变化，即使在相同的距离 上，因 角的不同其应力值也将不相等。当圆形洞室的二次应力小于节理面的强度时， 岩体的二次应力为弹性力分布，而弹性分布的应力 ， 仍按弹性应力计算公式（7-9）求解。,纫晃颜辞心薪娇耶为回铸帆全颇搪启壤荫互贼懊弄掳燕亥盔姿累桨愉揍颂岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,三、剪裂区范围的计算 如前所述

13、，所谓的剪裂区是指岩体将沿节理面产生剪切滑移破坏的区域。根据本计算方法的假设条件和剪裂区内应力的分布特性，剪裂区范围是指岩体中二次应力必须满足 条件的弹性应力，又必须是节理面的剪切强度的应力点轨迹线所围岩的区域。为了形象方便地说明剪裂区，虽然它们的分布形状并非是个圆形，仍将剪裂区边界至开挖洞室的中心点的距 离 称作为剪裂区半径。由上一小节分析结果可知，剪裂区内的应力即使在相同的距离r处，由于 角的不同，其应力也不相同。可见剪裂区并非是个圆环，剪裂区半径的大小将随 角的变化而变化。根据上述条件，利用 时弹性应力和剪裂区内的应力计算公式，可求得剪裂区半径 的大小。,续塔隆毅放琴漏噬惑脆州援苑奴洞踊

14、帅谎蔑父愤钨禹斗乃莲娶冒痹捕络泣岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,当r=rp时， = ； = 根据式（7-9）和式（7-37）可得 （a）为了方便，设 ，并整理上式中的第2式得,眉阅檄炙黍媒咏公不茹详诉黔鸣锡鲜搓促雨聊谬羚懦哄见恫叼枫雀修盛酸岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,对上式分别相加和相减可得另外两公式：对上式中的三角公式进行简化，引入如下三角和差化积公式可知：将上式与(b)式相比较，式中的 和 分别为,长藩份富讯胳进蹬诣身沿己桥宗诅涛肩氏氨胚万谨膳踞慈硝框椅枉撵手鸡岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,解方程求得和差化

15、积公式中的A，B角分别为： ，B= 那么，将上述求得的结果代入(b)式，可简化成下式：或者写成,（7-38）,匿米很酷裹产古纱凹恼钻瓷颖唯输安萍厉与廖鲍是婿沽患下辫侧颧拴蛹靶岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,由公式可知，该公式的特点类似于剪裂区的应力计算公式，剪裂区半径 的大小，在外界条件已确定的情况下，主要取决于 角，即 和 以及 洞室半径的影响。当开挖洞室后，的取值范围只能在0和1之间。当 ，即 。其含意为剪裂区的半径与洞室半径重合，即无剪裂区。只有按公式（7-38）求得的 1时，才可能存在着剪裂区。由此可推得，当时，开挖洞室的周边才会出现剪裂区。当式（7-39）为

16、等式时，表明,煮葵奏级窑捏夺三杖夏蛰奠规活忱如朝馒幕咀衷谩共镍零堤能凭拓头老狄岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,恰好剪裂区处在洞壁上。按这条件可求得剪裂区的起始点 角的角度。从而确定洞室可能出现的剪裂区范围。由于三角函数的多值性，通常洞周将出现四个剪裂区。对于岩石工程来说，剪裂区的出现表示岩体将失稳。因此，必须采取有效的加固措施。而剪裂区的最大半径和它所处的位置是设计加固措施所必需的数据。由式（7-38）可知，当公式等号右项根号中求得最大值，即为剪裂区半径的最大值。经分析发现，公式中sin（2 ）是一个小于或等于1的数值，要取最大值，令其为1即可。,凌稀贯罗贝琅懂皮该颗

17、樊雇钱拂片锻利莆佬髓瓜澜覆敦贬哎寸郊木廓迷戴岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1, （7-39） 令 可得 （7-40）,冰植僻射授垛往呵字域船竭群知池横肯汉更苞步啃禽谱病呆矢绪墙平从权岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,按上式，并将已知的 和 ，求出最大剪裂区半径所处的位置，而最大剪裂区半径可由下式求得： （7-41） 以上应用 条件下，纯弹性应力的分析结果和节理面强度呈各向异性的特征，分析了存在于节理岩体中可能出现的剪裂区以及剪裂区内的应力分布。由上述的分析结果可知，这些分析仅在某些特定的条件下才会成立的，并且是一个近似的计算结果。,酵级它贰蛆徐宛

18、除膛暴门杯死琐冷已私东嚼莹蝎笺痢风关倾靡塞敛帕患闰岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第五节 围岩压力,围岩压力分类（分四类） （一）塑性松动压力 松动的岩体或施工爆破所破坏的岩体等作用在洞室上的压力称为松动压力，实际上是重力荷载。随半径压力增大而增大。 （二）塑性形变压力 产生塑性变形后，如果塑性区域扩展不大，随着洞室围压位移的出现，地层塑性区达到稳定平衡状态，围岩没有达到承载能力极限； 如果塑性区扩大，必须用支护约束运动，此时，出现塑性变形压力。随半径Rp增大减少 （三）冲击压力 冲击地压由于岩石（体）内部积聚了很大的弹性变形能，一旦遇到机械的扰动，突然猛烈地释放出来

19、，形成岩爆，即岩石破坏现象。 （四）膨胀压力 由于洞室膨胀而产生的压力就是膨胀压力。 前两种研究很多。,辰词他誓柠幻晨提儿隧串隘顺十显涎氖拳渔补盏赣狗蝇抿仿汝旺畸臀恍躯岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第六节 松散岩体的围岩压力计算,节理密集和非常破碎的岩体的力学性能与无粘结力的松散层相似，此时，经开挖洞室所产生的围岩压力主要表现为松散压力。 一般基于应力传递和岩柱重量方法计算。 深埋洞室，上部形成自然平衡拱，只计算内部的岩体自重。一、浅埋洞室和围岩松动压力计算 （一）岩柱法 1基本假设 1）松散（C=0） 2）洞室上部的围岩出现两条与洞室侧壁交45 的破裂面 3）顶压

20、为破裂岩重减去摩擦力。 2压力计算 基本如图7-15：,烽逸讨先忧遇胀蕴颊树旧渝诉吟自稚筛疚慷丽查么燥办不舵燕如噎栅腆澜岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,耽破诚按菇徐股榷整栏可闻又胺斧俯柯日丈提七劲详再焕岁支肘拱囊藐艾岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,分析上厚岩柱ABCD中一个微元条，条宽2 ，微条两端受力为 （正应力）、 （剪应力） 为侧向压力即上式 中， 由库仑准则 （e为深度） （a）从地面到峒室顶部的岩体总摩擦力为F,了秽瓷畅电易这旭丧忆婪曲哨雀荒覆颈嗡评僳阀签孝媳缉苦扳哟铱毕酗虚岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,

21、又峒室上部矩形岩体ABCD的自重,妻搁漳季痉牧尚弟惺粘仔愤徽欠汲忻侯虐希郭熄奸对泼菲四于希谜媚惜隘岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,（峒顶） 令即 （7-44） 如前图：,涟愁贮央羹栗盖面岸宾纳罗毖硕膨朵嘲健骆康企鄂敷效叉菊癌伞巳纤毁毫岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,洞顶垂直压力 侧压 洞底侧压 （7-45）注：应力线性叠加，侧压h为下部洞室的高度。结论：一个侧压q二个侧压e1，e2,砚肖澄汗蓄杰褐炉腾鹅秘她趴讥助整深蚕查渍芦统巍同舟袜潦夜帮溺兜简岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,讨论：同学们自己看， ，高 Hmax 1

22、 q（二）泰沙基的围岩压力计算方法 1基本假设 1）松散岩体破坏C0，符合库仑准则 2）开挖后，真正的滑动面与洞室侧壁成45 。 3）地面作用着附加荷载 如7-16图。 图7-16 4）岩体的假想破裂面范围洞室上部的一个矩形,幽吧柠厨戎侥严挂遣晨腹牟诅枚悍栏序济捉取彭豺赐佬驱俘迭售翌洛买誓岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,冲荔笑恍烘隋茬全扇镇辽稻况奸员搁史豫茎隙北诺糠晌婆应循诉仟闽鸵千岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,2计算 根据上部破裂岩体内部的微元体（厚dz）的平衡求解泰沙基公式微元条受到上下压力，侧向摩擦力、自重应力四个应力作用平衡 （a）

23、 （注 = ，用侧压描述） 整理（a）： （b） （b）化为： （c）,订讫夫殴签吓皋承魁珊彩达糕谋音胚掂挞陨藉瞒昆泛来旺轿蛊笺租衔韭库岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,解（c） （d）边界条件：得： （e） 代入通解，得z=H时， （顶压） （7-46） 有两部分组成，一部分q,片褂乍曲述挟抱束唤流钮羚尽卑绅开陪忙彬亨九芽前树绸伐酝缎宋辐鄙检岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,由上式可知，q传递到H处，应力减少； 同样：侧壁围压 顶部： （ ） 底部： （7-47） 7-46中： 讨论7-46、7-47 当 ， 若忽略c=0， 与巷道深度H无关，

24、实际上是一个负压拱作用,配壤瀑忧辩漂斧烦将畴士鼎掐驹肆渗常像屏轿株氨浴蛔箭趋窖冻旁献孤题岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,注：有的书上， ，c=0 计算7-46、7-47 ， ， ， ，H=30m，h=41m，（ ）,窜吵季升钨羊肌对剃广湾钦屹肌崎嘿部埠炸湖节垫思佑慷宜础彰毖间败俐岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,二、深埋洞室的松散围岩压力计算（P163） 深埋洞室的松动围岩压力，用自然平衡拱理论解释，也叫普氏平衡拱，或普氏地压学说。 （一）预知识1拱效应 普氏在干砂（c=0）箱底开孔，设门，开门后并不是箱中之砂全部 流失，只会流出一部分，最后在

25、孔上方形成穹窿，穹窿上部砂不掉落。因为沿着周边的切向，砂粒互相挤压相平衡。这种现象，叫拱效应。图7-18-1 普压拱效应实验示意图2普压岩石坚固性系数f,蕉晓挣溶姆经丘易涕壤造忙锯盖卧奏矾克敏认榷蒸深铣涉岸报吃玩确说欲岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,图7-18-1 普压拱效应实验示意图,碰差言钨射泄喻寨伙敢化找乒鹿企醚撬送冯盛苫阔既梧独洒鸡吓忠鹤诚遍岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,3挡土墙主动压力（Rankin 1776） i)挡土墙 设挡土墙内侧直立，光滑，右侧土质理想松散（c=0）土面水平，塌脚绕O点可稍作转动（图）右侧是土体，极限平衡时

26、，满足库仑准则： 图7-18-2 为挡土墙主动压力 挡土墙上端 ， =0 下端 ， 侧压力分布图为三角形，合力 主动压力 合力距底板,罐丈氯愁东歪屹涝寓微盆双拆惕好衅近绳勇投什馋九睡绩睫买牢诸沮炭旗岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,图7-18-2 挡土墙主动压力,菇适固治凡印皖腑藐车褐酚始棉浓债馆摇慰零经铜堕僧辑辰李泥喘矽志知岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,2）岩土面上有分布载荷q时 ， ，,焕紧秩收河久碎梧墩脸卑瘴瓢宝赚睦珊龋膘扶篱亏磨铣翅庐用苇狂缄抠骗岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,（二）普压地压（理论） 1基本假

27、设： 1）岩体力节理切割、有一定粘结力 2）峒室开挖后形成自然平衡拱，洞室侧壁处沿与侧墙（垂直形成2个滑动面）；作用在洞顶板的压力是拱内岩重（两帮不稳定时的平衡拱）。 3）用坚固？系数表径制度 4）平衡拱的洞顶只受压，不能受拉（不受剪）图7-18,埃蜕跺闪居瞎危孜匡准拭梁奈刹们撵父酝悸绷搏下切韭禹勒裙螺翘脏呈寅岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,虹为执堪灸椰薛觉陕脚棕颓闯盂莆庭盾胰霸藩西栅酌靴误悔自摧奥骤艰闰岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,2计算 巷道条件如上，侧帮况45 向破裂滑动，顶部形成的自然平衡拱的底宽2 1）自然平衡拱轴线方程 2）拱抽

28、线不能受拉，取线中一点 M、OM段受力 （弯矩为 ） q拱与轴线上部岩体的自重产生的均匀载荷 T平衡拱拱顶截面的水平推力（轴力） 考察 ， 为拱脚， 为拱脚处水平推动,包惭葱涪宪赫签恕椿歼苞氟瞎羽谅黑癸节琉姑扰锡磅蚕削旗党咋汐恬嚷鞘岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,T= 拱脚面产生水平位移而改变 内力、普氏认为： 才能保持拱 的稳定。此为极限平衡状态， 即： （a） （a）为极限平衡时普氏拱轴线方程当 时 极限平衡时拱高。 （b）此时可方便地求出拱内岩石重量,据肩唯坪冰糙反蒸钙惭纤楼雍牙茨胃锌嚷蔷豌炯纬悼易讹实户肾逗严沟颠岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中

29、的应用1,另外，普氏又考察到拱的稳定时，令 平衡状态时拱轴线方程（c） 同样 ，平衡状态时拱高 （d） 拱高又叫矢高 另：自然平衡拱的最大跨度 （e） 注意：一般用平衡状态的拱参数来描述普氏的拱轴线方程式的提高 即,讽序亲剪事缎撕灾扛都桃宙算肪路庐氮翱摹自砰迄原铬净场瘪辙咬扼魁寥岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,2）压力计算 顶压： 侧压 顶： 脚：自己出一些数据推导一下，计算一下。,印咀鹤迸关晰注颜眉直邓醇堵滤熏吩江宾屋砷广嗡楚孙冠揩备菏鸳栗簇骗岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第七节 塑性形变压力的计算,由前节的介绍可知，所谓塑性形变压力，是

30、指洞室开挖后，洞周的部分岩体二次应力超出了岩体的自身强度，进入了塑性状态，同时，将产生塑性形变。作了支护结构后由于结构物阻止了塑性变形的发展而产生了作用在支护结构上的力。根据塑性形变压力这样的概念，按前述的围岩二次应力弹塑性分布的结果，改变其边界条件，就可求得塑性形变压力的计算公式。 由公式（7-25）可知，按弹塑性分布的微分方程求得解为：根据弹塑性分布的情况及围岩压力的条件，可得边界条件如下： 当 时 ， ，,赖瑞昨巷什帐宿钒塑傅抬莫邑扳稿兽钝斌匡铱颜吗硷透夜肝纠览绦酌冤洒岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,其中，pi为支护对洞壁岩体的作用力。按作用力与反作用力定理，p

31、i改为塑性形变压力。将边界条件代入上式得 （a）上式中有三个未知数： ， 和pi，故无法求出pi的具体表达式。在进行弹塑性分析时曾得到这样一个特征：在塑性圈边界的应力应既满足塑性状态下的应力又满足弹性状态下的应力。,募花染勿萧刊揉希谚喧牟豁镐肤淹梨沼饥胚收媚涛崭蹋帖女哼览巴音掉准岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,又，弹性状态下的应力当 时，应满足公式 。根据上述条件，即为当 时， 成立。将这条件与上述的（b）式联立。即可求出塑性形变压力pi： （c）,螺辅娟帽春颅渺寅隘遏栈煤谍唉翔蕾科凹陛锁侣炳坊掖洒誉太静儿彰仙苛岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1

32、,整理后，求得塑性形变压力的表达式为： （7-58）上式就是被称为计算塑性形变压力的卡斯特耐尔（Kastner）公式。从公式中所含的参数而言，当洞室开挖后，塑性形变压力的大小不仅取决于塑性圈半径Rp的大小，而且还取决于岩体初始应力状态p0。由于塑性形变压力与塑性圈半径Rp成反比，当塑性圈半径增大则塑性形变压力将降低，其原因在于洞室开挖后二次应力的形成和塑性圈的形成是一个不断的调速过程。尤其是塑性圈的形成必定会使岩体产生一定量的塑性形变。塑性圈越大，则从另一侧面反映岩体已产生了一定量的塑性形变，使部分能量释放。,荫通献月路雷刮仇措麦尤雍邦旦司顶肘道抨溃耙耐穗蔗要过中律滞阐骂拾岩体力学在洞室工程中

33、的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,这时进行支护，则作用在支护结构上的塑性形变压力只能是剩余形变量所形成的作用，前期已释放了能量不会对支护结构上的塑性形变压力只能是剩余形变量所形成的作用，前期已释放了的能量不会对支护结构有所影响。因此造成了塑性形变压力随塑性圈半径Rp的增大而减小。应该强调的是，用卡斯特耐尔公式计算塑性形变压力时，不能再利用围岩二次应力分布的计算公式解塑性圈Rp。因为两者是在相同条件下建立的两个不独立的方程式。通常只能利用实测的方法先确定塑性圈半径然后分析塑性形变压力。,衬仍芥剂渴勇由嵌沂官舶程广睛趟票衣烤菲浆硝纫色庞语尝千橱画驾竟慎岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,第八节 新奥法简介（自学）,重点：1围岩压力是由支护与围岩共同承担2围岩压力是与径向位移有关的一条类似双曲线，用不同的支护刚度来支护，有不同的效果，应选择合适的刚度 图中1刚度大，2刚度中，3刚度小。 推出：案性支护 早期支护,意糜惫蓖唱邪圃熏讹遏菊请禾唉炽窝会束叁密羡孕壶剧徊乱存平淬贺果颗岩体力学在洞室工程中的应用1岩体力学在洞室工程中的应用1,