第2讲-隧道施工力学过程-(1)说课材料

1、中南大学土木工程学院(xuyun) 隧道工程系第一页，共50页。 （1）隧道结构施工及运营阶段安全性的主要影响因素及其在力学计算(j sun)中如何进行考虑？第二页，共50页。第2讲 隧道(sudo)开挖后的力学行为本讲主要内容：1、隧道开挖后的应力(yngl)状态2、隧道支护后的应力(yngl)状态3、新奥法施工的力学解析4、隧道施工力学相关问题讨论 第三页，共50页。第四页，共50页。第五页，共50页。第六页，共50页。第七页，共50页。rcHrrrrrr21111432022022044()()()()cosHrrrrc2111132022044()()()()cosrcHrrrr 21

2、1232022044()()sinuH rGrKrrc0202241112()()()cosvH rGrKrrc 020224112()()sin第八页，共50页。rHC()()cos12 12r 0uH rGc0411342()()()cosvH rGc 041342()()sin r 00rr 第九页，共50页。 第十页，共50页。 第十一页，共50页。 310第十二页，共50页。 1第十三页，共50页。 1第十四页，共50页。rcHrr()1022Hrrc()1022r 0uH rGrc024 1第十五页，共50页。 r0p第十六页，共50页。 01第十七页，共50页。 y3y2)0(y

3、) 1(2y第十八页，共50页。 第十九页，共50页。 rpbRrr1101()pbRrr1101 ()、c第二十页，共50页。 11第二十一页，共50页。 RrHc ctgc ctgc00211 (sin )sinsin1第二十二页，共50页。5 . 03 . 02 . 0第二十三页，共50页。 第二十四页，共50页。 第二十五页，共50页。 第二十六页，共50页。 uRGrHRGrRRrecb0202002211()第二十七页，共50页。 raprrprr00220221 ()prrprrpHac002202201 ()第二十八页，共50页。 rpapc ctgrrc ctg ()()si

4、nsin021papc ctgrrc ctg ()(sinsin)()sinsin11021RrHRpRcbab00112111()()第二十九页，共50页。 urGHcHc ctgpc ctgpr rcca|(sincos )(sin )sinsin 001221第三十页，共50页。 第三十一页，共50页。 第三十二页，共50页。 仍以圆形隧道仍以圆形隧道为研究对象，混凝土为研究对象，混凝土或钢支护结构的力学或钢支护结构的力学特性可以认为是线弹特性可以认为是线弹性的，性的， 则有：则有：pKRraSS0第三十三页，共50页。 当支护特征曲线与围岩特当支护特征曲线与围岩特征曲线在征曲线在D D

5、点之前的任意位点之前的任意位置达到平衡，隧道结构体系置达到平衡，隧道结构体系均是稳定的（形变压力）均是稳定的（形变压力） 当支护特征曲线与围岩特当支护特征曲线与围岩特征曲线在征曲线在D D点之前没有达到点之前没有达到平衡，就会导致围岩的松动平衡，就会导致围岩的松动(sngdng)(sngdng)、坍塌（松动、坍塌（松动(sngdng)(sngdng)压力）压力）第三十四页，共50页。3、新奥法施工(sh gng)的力学解析 原岩应力一部分通过变形原岩应力一部分通过变形自己承担了，另一部分由支自己承担了，另一部分由支护结构承担护结构承担围岩与支护结构在不同位围岩与支护结构在不同位置达到平衡，作用

6、在支护结置达到平衡，作用在支护结构上的荷载是完全不同的，构上的荷载是完全不同的，刚度大的支护不合理刚度大的支护不合理围岩松动、坍塌后，作用围岩松动、坍塌后，作用在支护结构上的荷载会急剧在支护结构上的荷载会急剧增大增大第三十五页，共50页。第三十六页，共50页。不同爆破效果条件不同爆破效果条件下，围岩的特征曲线下，围岩的特征曲线是完全不同的是完全不同的采用控制爆破时，采用控制爆破时，对围岩的扰动小，开对围岩的扰动小，开挖挖(ki w)(ki w)轮廓圆顺，轮廓圆顺，围岩的自承载能力强围岩的自承载能力强 第三十七页，共50页。第三十八页，共50页。柔性柔性(ru xn)(ru xn)支护，容支护，

7、容许围岩产生一定的变形，许围岩产生一定的变形，以发挥围岩的承载能力以发挥围岩的承载能力及时封闭围岩，保护围岩及时封闭围岩，保护围岩的承载能力的承载能力可分层施作，适时调整支可分层施作，适时调整支护结构的刚度护结构的刚度第三十九页，共50页。第四十页，共50页。判断围岩与支护结构判断围岩与支护结构体系体系(tx)(tx)是否达到稳是否达到稳定定判断是否需要调整支判断是否需要调整支护结构的刚度护结构的刚度判断支护结构刚度是判断支护结构刚度是否过大否过大第四十一页，共50页。第四十二页，共50页。第四十三页，共50页。（1 1）是否可以通过）是否可以通过(tnggu)(tnggu)延迟支护的方式达到

8、最佳平衡延迟支护的方式达到最佳平衡点点4、隧道施工力学(l xu)相关问题讨论 封闭封闭(fngb)(fngb)围岩，保护围岩，保护自承载能力自承载能力 形成三向应力状态形成三向应力状态第四十四页，共50页。4、隧道施工力学(l xu)相关问题讨论第四十五页，共50页。（2 2）在锚喷支护中加钢支）在锚喷支护中加钢支撑撑(zh chng)(zh chng)就不能发挥就不能发挥围岩的力学作用了围岩的力学作用了在自稳能力较差的围岩在自稳能力较差的围岩(wi yn)中，单靠锚喷支中，单靠锚喷支护不能控制围岩护不能控制围岩(wi yn)产生过大的变形而导致坍塌，产生过大的变形而导致坍塌，此时必须在锚喷支护中增加此时必须在锚喷支护中增加钢支撑钢支撑4、隧道(sudo)施工力学相关问题讨论第四十六页，共50页。4、隧道施工力学(l xu)相关问题讨论第四十七页，共50页。（3 3）城市）城市(chngsh)(chngsh)浅浅埋暗挖法施工的力学机埋暗挖法施工的力学机理理 用于对地表变形有控用于对地表变形有控制制(kngzh)(kngzh)要求的城市地要求的城市地铁、城市隧道及其它浅埋铁、城市隧道及其它浅