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文档简介

1、有压隧洞围岩的应力计算Y、几、1.前言在水利、水电建设中经常遇到一些洞室工程问题，其中最常遇到的作为引水建筑物之一的是水工隧洞。水工隧洞可分为无压隧洞及有压隧洞两大类。无压隧洞的断面大部分做成马蹄形或其它形状，有压隧洞则多做成圆形。无压隧洞衬砌所承受的荷载主要是山岩压力、外水压力。有压隧洞除了承受这些压力之外，特别重要的是承受内水压力。这种内水压力有时是很大的，不仅衬砌受到压力，围岩也要承受这部分内水压力。围岩受到这种压力之后必然要引起一些力学现象和变形、稳定等问题。因此，准确地计算围岩的各项应力对工程有特别的意义，主要包括有围岩的初始应力、围岩的重分布应力以及围岩的附加应力计算等。2围岩的初

2、始应力计算习惯上常将工程施工前就存在于岩体中的地应力，称之为初始应力或天然应力（如构造应力和自重应力）。初始应力的大小主要取决于上覆岩层的重量、构造作用的类型、强度和持续时期的长短等。目前，对于岩体中初始应力的大小及其分布规律的研究，还缺乏完整的系统的理论。当岩体的形状比较规律、表面平整、产状平缓、 从而得ud2udur+-rdr2dr或者d2udur2r一u，0dr2dr2-9)这个方程式为二阶齐次线性微分方程，它的通解为：Cu，Brr得出2-10)以及duC，或者d2udur2r一u，0dr2dr2-9)这个方程式为二阶齐次线性微分方程，它的通解为：Cu，Brr得出2-10)以及duC，B

3、-drr22-11)d2u2C2-12)dr2r3将以上三式代入式（2-9），显然满足该方程式。将式（2-10）和式（2-11）代入式（2-5）和式（2-6）中，求得应力和的公式如下：em2ECB-C，B-2-13)r(m1)(m-2)(m1)r2r2m2EmECB，BC2-14)e(m1)(m-2)(m1)r2r2设厚壁圆筒受到内压p和外压p的作用，以压应力为正，拉应力b为负。对于r=a:Ca2a对于r=b:C，B一，pb2b由前面二式解得c，B如下:C=b2a2b2aC=b2a2b2a2pb2pa2B=bab2a2将求得的B，C代入式(2-13)、式(2-14),整理后得:a2(b2r2)Pr2(b2a2)ab2(a2r2)Pr2(b2a2)b2-15)a2(b2r2)b2(a2r2)PPr2(b2a2)ar2(b2a2)b2-16)42有压隧洞围岩的附加应力利用上述厚圆筒理论的公式求围岩的附加应力。隧洞洞壁上的边界条件为（如图4-2）：当r=a时，p=pa另一边界条件是：当r二时，=p=0rb根据r二的边界条件，从（2-13）式，得到:,=B=o，B=0以及，=o，用B=0代入式（2-13）、式（2-14）,re对于or8的任何r值:mEC(m+1)r2mEC,=0(m+1)r2用r=a时的边界条件代入式(2-17),求得常数C：-pa2(m+1)C=mE将C值代入式(

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