围岩压力计算方法.ppt

2021/3/13 * 偏压隧道围岩压力的计算 2、偏压隧道围岩压力的计算 (1)由地形引起偏压的计算方法 傍山浅隧道施工时,因支撑或衬砌下沉,以及超挖、回填不实等原因,引起洞身上部围岩的下沉及隧道两侧地表开裂,在岩体内形成两个非对称的滑动面。 假定偏压分布的图形与地面坡一致。 2021/3/13 * 偏压隧道围岩压力的计算 2、偏压隧道围岩压力的计算 水平侧压力: 内侧 ei=γhiλ 外侧 ei=γh1iλ1 2021/3/13 * 偏压隧道围岩压力的计算 2、偏压隧道围岩压力的计算 （2）由地质构造引起偏压的检算 多发生在多裂隙层状或块状岩体中,其情况复杂,尚无确定的计算方法,当需要检算时,应注意以下几点: A、必须查明围岩可能产生偏压的被割裂或松动的范围大小 B、尽量取得控制弱面的强度计算指标。 C、当为块体运动时,可近似地按岩块刚体平衡的方法计算。当一部分为软层,另一部分为硬层时,可分别取用不同的指标计算。 其他一些确定围岩压力的方法 1、以坑道上方形成平衡拱为基础的方法 普氏理论:在松散介质中开挖隧道,在其上方会形成一抛物线平衡拱,这个平衡拱实际上就是破坏范围,这个范围内的围岩重量就是隧道支护结构所要承受的荷载 其他一些确定围岩压力的方法 1、以松散介质平衡理论为基础的计算方法 太沙基理论:岩体为有一定粘结力的松散介质,当坑道开挖后,围岩下沉时由于侧压力的作用,对下沉围岩将产生摩阻力,水平应力与垂直应力之比为k 围岩压力量测简介 1、围岩压力量测?稳定性判断?断面形状、支护结构设计、围岩压力理论 2、量测方法 1）间接方法:量测支护结构的变形和内力,然后推算围岩压力 2）直接方法:直接量测作用在支护结构上的压力 3）实验室方法:模型试验 作业 某公路隧道通过Ⅲ级围岩,开挖尺寸如图所示。矿山法施工,围岩天然容重为γ=2.2t/m3,试确定围岩压力值。 第四节 围岩压力 1、围岩压力的概念 2、围岩压力的确定 2021/3/13 * 围岩压力的概念 1、围岩压力 隧道开挖后,因围岩变形或松散等原因,作用于洞室周边岩体或支护结构上的压力。从狭义上来理解,围岩压力是指围岩作用在支护结构上的压力。在工程中一般研究狭义的围岩压力。 2021/3/13 * 围岩压力的概念 1、围岩压力的分类（按作用力发生形态） ⑴ 松散压力:是指由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构的压力。 ⑵ 形变压力:是指由于围岩变形受到与之密贴的支护的抑制,而使围岩与支护结构共同变形过程中,围岩对支护结构施加的接触压力。 ⑶ 膨胀压力:是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。 ⑷ 冲击压力:是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后,由于隧道的开挖,围岩的约束被解除, 2021/3/13 * 围岩压力的概念 ⑴ 松散压力:常通过下列三种情况发生: ① 在整体稳定的岩体中,可能出现个别松动掉块的岩石; ② 在松散软弱的岩体中,坑道顶部和两侧片帮冒落; ③在节理发育的裂隙岩体中,围岩某些部位沿弱面发生剪切破坏或拉坏等局部塌落。 2021/3/13 * 围岩压力的概念 ⑵ 形变压力:是指由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制,而使围岩与支护结构共同变形过程中,围岩对支护结构施加的接触压力。形变压力除与围岩应力状态有关外,还与支护时间和支护刚度有关。 ⑶ 膨胀压力:是指由于围岩吸水而膨胀崩解所引起的压力。它与形变压力的基本区别在于它是由吸水膨胀引起的。 2021/3/13 * 围岩压力的概念 ⑷ 冲击压力:是指围岩中积累了大量的弹性变性能之后,由于隧道的开挖,围岩的约束被解除,能量突然释放所产生的压力。 冲击压力是岩体能量的积累与释放问题,所以它与弹性模量直接相关。弹性模量较大的岩体,在高地应力作用下,易于积累大量的弹性变形能,一旦遇到适宜条件,就会突然猛烈的大量释放。 2021/3/13 * 围岩压力的概念 3、围岩松散压力的产生 开挖隧道所引起的围岩松动和破坏的范围有大有小,对于一般裂隙岩体中的深埋隧道,其波及范围仅局限在隧道周围一定深度,作用在支护结构上的围岩松散压力远远小于其上覆岩层自重所造成的压力,这可用围岩的“成拱作用”来解释。 2021/3/13 * 围岩压力的概念 （1）阶段的划分 隧道开挖后,在围岩应力重分布过程中,顶板开始沉陷,并出现拉断裂纹,可视为变形阶段; 顶板的裂纹继续发展并且张开,由于结构面切割等原因,逐渐转变为松动,可视为松动阶段; 顶板岩体视其强度的不同而逐步坍塌,可视为坍塌阶段; 顶板塌落停止,达到新的平衡,此时其界面形成一近似的拱形,可视为成拱阶段。 2021/3/13 * 围岩压力的概念 （2）自然拱的范围