岩体力学在洞室工程中的应用.ppt

第一节概述,地应力对岩体工程影响极大选址，设计，建设（经济核算）隧道、洞室的变形和稳定性支护方式,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,围岩surroundingrock与工程直接相关的岩体,围岩二次应力的弹性、塑性分布,一次应力（初始地应力）与二次应力,第一节概述,围岩二次应力如果完全处于弹性状态，那么可以自身稳定，不需要进行支护,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,围岩二次应力的弹性、塑性分布,如果初始应力较大，或者岩石强度较低，洞室周边围岩二次应力达到屈服状态，需要进行支护。,随着距洞室距离的增加，岩体内的最小主应力增加，岩石承载能力增加，进入弹性状态,第二节深埋洞室弹性分布的二次应力,平面应变，轴对称问题,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,,原始变形,开挖变形,无量纲的形式,第二节深埋洞室弹性分布的二次应力,平面应变，非轴对称,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,,第二节深埋洞室弹性分布的二次应力,平面应变，非轴对称,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,,洞周径向应力为零,确定是否满足强度岩体的单轴压缩强度,是否存在拉应力,第二节深埋洞室弹性分布的二次应力,椭圆形洞室,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,Kb/a,洞周切向应力分布,第二节深埋洞室弹性分布的二次应力,椭圆形洞室,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,Kb/a,利用侧应力系数表示,第二节深埋洞室弹性分布的二次应力,椭圆形洞室,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,Kb/a,最佳椭圆截面谐洞K1/λ,,第二节深埋洞室弹性分布的二次应力,矩形洞室的角点将出现应力集中，容易破坏,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,矩形洞室最好不予采用,第三节深埋洞室弹塑性分布的二次应力,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,洞周的应力达到岩体的强度，将出现塑性区,侧压力系数等于1的轴对称应力，塑性区为圆环,弹塑性区结合部的应力位移具有连续性，由此确定塑性区的半径,弹性区的应力分布与前面讨论的相似，但需要考虑塑性区边界上径向应力的作用,真实岩体可能出现破裂区应力降低区,第四节节理岩体中深埋圆形洞室,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,岩体存在结构面，洞室周围将出现沿结构面的剪切破坏，圆形洞室的破坏区域也不再是环状。,在非常特殊情形下才有理论解,第五节围压压力,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,狭义的围岩压力围岩作用在支护上的力,广义的围岩压力含有支护结构的围岩中二次应力的全部作用,洞室开挖之后的应力调整，支护作用之后还会发生应力调整,第五节围压压力,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,水平洞室围岩的破坏形式应力状态与岩体特性,如果围岩中二次应力没有达到岩体的强度准则，则是稳定的，不坏破坏,围岩整体稳定，局部有岩块脱落，规模较小洞室围岩发生脆性断裂破坏洞室围岩发生塑性剪切破坏,第五节围压压力,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,围岩压力分类,松动压力松动岩体作用在支护上的重力洞室外为可能形成能够自我支承的拱形结构，拱形与支护之间岩体的重量就是松动压力产生松动压力的原因有地质因素和施工因素,2形变压力支护限制岩体变形而形成的力主动的被动的,第五节围压压力,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,围岩压力分类,3冲击压力岩爆有时也称为冲击压力岩石内集聚了许多弹性变形能，在达到承载极限时突然释放出来,4膨胀压力粘土质或凝灰岩吸水膨胀对支护产生作用力,第五节围压压力,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,影响围岩压力的主要因素,1地质方面的因素岩体的完整性或破碎程度结构面的产状和力学特征地下水岩石的强度,岩体的工程分类,第五节围压压力,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,影响围岩压力的主要因素,1工程方面的因素洞室形状、尺寸洞室走向与地应力、构造面的关系支护结构的形式和刚度洞室的深度施工中的技术问题,爆破造成的围岩松动洞室的开挖顺序方式支护的及时性,第八节新奥法简介,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,新奥法的全称是“新奥地利隧道施工法”，包括隧道的设计、施工方法、现场监测等各个环节的隧道建设系统。新奥法提出二次应力的作用和结构面的切割是岩体失稳的主要因素；并认为洞室开挖后所产生的围岩压力是由岩体与支护结构共同承担，岩体承担了围岩压力的主要部分。,第八节新奥法简介,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,新奥法应用共同作用的理论作为隧道建设的指导思想，合理地利用了岩体作为支护结构的一部分，摒弃了过去将岩体作为对支护结构作用的荷载和采用厚衬砌的传统做法。岩体的失稳是由于洞室的开挖，产生围岩应力重分布，调整和加剧了结构面对岩体的切割，促使洞周的岩体松动而引起的。早期进行岩体加固是避免岩体松动，防止岩体进一步风化，保持岩体稳定的有效手段。,第八节新奥法简介,第八章岩体力学在洞室工程中的应用,新奥法早期支护和柔性支护的理论锚杆、锚喷支护，提高围岩自身承载能力加强施工监测,