公路隧道围岩压力课件

围岩压力1、导论2、工程技术规范采用的围岩压力计算方法3、其他围岩压力计算方法简介公路隧道围岩压力围岩压力1、导论2、工程技术规范采用的围岩压力计算方法3、其他围岩压力计算方法简介导论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。导论2、隧道开挖前后的应力状态支护初始应力状态坑道开挖后应力状态、「支护体系应力状态终极应力状态(一次应力状态)(二次应力状态(三次应力状态)四次应力状态)垂直压力】置】0.=yh坑道开挖前坑道开挖后画II围岩压力公路隧道围岩压力围岩压力1导论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。导论2导论2、隧道开挖前后的应力状态支护初始应力状态坑道开挖后应力状态、「支护体系应力状态终极应力状态(一次应力状态)(二次应力状态(三次应力状态)四次应力状态)垂直压力】置】0.=yh坑道开挖前坑道开挖后画II导论3导论(1)初始(一次)应力状态泛指隧道开挖前的围岩的初始静应力场,它的形成与围岩构造、性质、埋藏条件以及构造运动的历史有密切关系。两类影响因素:重力、温度、围岩的物理力学性质及构造、地形等经常性因素;地壳运动、地下水活动、人类的长期活动等暂时性或局部性因素。初始地应力场由自重应力场和构造应力场构成自重应力场理论应力场地质构造、地形等对自重应力场的影响图22背斜构蓝的自重应力场图23断层构造的自重应力场6s0(m导论4导论构造应力场地质力学认为,地壳各处发生的一切构造变形与断裂都是地应力作用的结果,因而地质力学就把构造体系和构造形式在形成过程中的应力状态称之为构造应力场,它是动态的。由于构造应力场的不确定性,很难用函数形式表达。它在整个初始地应力场中的作用只能通过某些量测数据加以分析。构造应力场具有如下特征√地质构造形态不仅改变了重力应力场,而且除以各种构造形态获得释放外,还以各种形式积蓄在围岩内,这种残余构造应力将对隧道工程产生重大影响√构造应力场在不深的地方已普遍存在,而且最大构造应力的方向多近似为水平,其值通常大于自重应力场中的水平应力分量,甚至也大于垂直应力分量,这与自重应力场有很大不同。√构造应力场很不均匀,它的參数无论在时间上还是在空间上都有很大的变化,特别是在它的主应力轴的方向上绝对值变化很大在理论分析中,常把初始地应力场按静水应力场来处理。在某些重要的工程中,多采取实地测量的方法来判断主应力的大小及其方向的变化规律导论5导论(2)毛洞(二次)应力及位移状态开挖后周边囤岩的应力状态,受开挖方式(爆破、非爆破)和方法(全断面开挖、分部开挖法等)的强烈影响基本假定围岩为均质的、各向同性的连续介质只考虑自重造成的初始应力场坑道形状是圆形的;坑道位于一定深度,简化为无限体中的孔洞问题坑道开挖后围岩中应力、位移,视围岩强度可分为两种情况,种是开挖后的围岩仍处于弹性状态,此时坑道围岩除产生稍许松弛外,一般是稳定的;一种是开挖后的应力状态超过围岩的单轴抗压强度,此时围岩一部分处于塑性甚至松弛状态,围岩将产生塑性滑移、松弛和破坏导论6导论坑道开挖后的弹性二次应力场弹性理论基础小孔口问题(基尔斯解答)按直接加载法求解初始应力状态下围岩二次应力场和位移场若以开挖前的位移状态为基准,则真实的围岩二次位移场和应力场为:4x2={}-{q2={(}-{Gy9+2图4-7导论7导论坑道开挖后的弹性二次应力场-a2)+x)+(-4x2+3x-x)kos2lTpo2(-x)+2x2-3)in2C=注:此处应力正方向的规定与弹性力学应力正方向规定相反。导论8导论坑道周边应力状态(p=a)使边为外周边的应力4米其分布主要取决√).=0时,即只有初始垂直应力时,拱顶出现最大切向拉应力,并分布在拱顶一定范围内。拉应力范围约出现在与垂直轴左右各30的范围内。√随着的增加,拱顶切向拉应力值及其范围逐渐减小。当周边围岩各点的应力皆边的切向成力为图应力这在人之时,顶拱)为一常数(2)对圆形坑道德定有利范围是受拉的。拱顶可能发生局部掉块和落石,但不会ˇ通常围岩的侧压力系数变动在0.2-0.5之间成整个坑道的破坏在这个范围内,坑道周边切向应力大都是压ˇ在侧壁范围内,在0-10之间时,周边切向应力总是压应力,要注意切向应力的变化,它是造成坑应力,而且总比拱顶范围的应力值大。侧壁处较大的压应道破坏的主要原因力是造成侧壁剪切破坏或岩爆(分离破坏)的主要原因之而且常常是整个坑道丧失稳定的主要原因导论9导论围岩应力向深处变化的规律√侧壁中点,在λ=0-1.0时坑道周边的切向应力都为正值(压应力),最大值为3,最小值为2o2√拱顶处应力值随着p的增加,逐渐接近于初始应力状态。坑道开挖后二次应力分布范围是很有限的。视值其范围大致在(5-7)a左右。愈大,影响范围愈大。√拱顶处的拉应力深入围岩内部的范围约为0.58a尔后转变为压应力。这也说明坑道围岩内拉应力区域是有限的,而且只在λ小于13的情况下出现。20沿国形坑道水平、直轴上的应力分布a)2=0的情况;l1的情况√侧压力系数的变化意味着围岩条件的变化,侧压力系数小说明围岩条件好,侧压力系数大说明围岩条件差=(10-2Gy图211坑道拱部的挖的影响拉应力区导论10公路隧道围岩压力课件11公路隧道围岩压力课件12公路隧道围岩压力课件13公路隧道围岩压力课件14公路隧道围岩压力课件15公路隧道围岩压力课件16公路隧道围岩压力课件17公路隧道围岩压力课件18公路隧道围岩压力课件19公路隧道围岩压力课件20公路隧道围岩压力课件21公路隧道围岩压力课件22公路隧道围岩压力课件23公路隧道围岩压力课件24公路隧道围岩压力课件25公路隧道围岩压力课件26公路隧道围岩压力课件27公路隧道围岩压力课件28公路隧道围岩压力课件29公路隧道围岩压力课件30公路隧道围岩压力课件31公路隧道围岩压力课件32公路隧道围岩压力课件33公路隧道围岩压力课件34公路隧道围岩压力课件35公路隧道围岩压力课件36公路隧道围岩压力课件37公路隧道围岩压力课件38公路隧道围岩压力课件39公路隧道围岩压力课件40公路隧道围岩压力课件41公路隧道围岩压力课件42公路隧道围岩压力课件43公路隧道围岩压力课件44公路隧道围岩压力课件45公路隧道围岩压力课件46公路隧道围岩压力课件47公路隧道围岩压力课件48公路隧道围岩压力课件49公路隧道围岩压力课件50公路隧道围岩压力课件51公路隧道围岩压力课件52公路隧道围岩压力课件53公路隧道围岩压力课件54公路隧道围岩压力课件55公路隧道围岩压力课件56公路隧道围岩压力课件57公路隧道围岩压力课件58公路隧道围岩压力课件59公路隧道围岩压力课件60公路隧道围岩压力课件61公路隧道围岩压力课件62公路隧道围岩压力课件63公路隧道围岩压力课件64公路隧道围岩压力课件65公路隧道围岩压力课件66公路隧道围岩压力课件67公路隧道围岩压力课件68公路隧道围岩压力课件69公路隧道围岩压力课件70公路隧道围岩压力课件71公路隧道围岩压力课件72公路隧道围岩压力课件73公路隧道围岩压力课件74公路隧道围岩压力课件75公路隧道围岩压力课件76公路隧道围岩压力课件77公路隧道围岩压力课件78公路隧道围岩压力课件79围岩压力1、导论2、工程技术规范采用的围岩压力计算方法3、其他围岩压力计算方法简介公路隧道围岩压力围岩压力1、导论2、工程技术规范采用的围岩压力计算方法3、其他围岩压力计算方法简介导论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。导论2、隧道开挖前后的应力状态支护初始应力状态坑道开挖后应力状态、「支护体系应力状态终极应力状态(一次应力状态)(二次应力状态(三次应力状态)四次应力状态)垂直压力】置】0.=yh坑道开挖前坑道开挖后画II围岩压力公路隧道围岩压力围岩压力80导论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。导论81导论2、隧道开挖前后的应力状态支护初始应力状态坑道开挖后应力状态、「支护体系应力状态终极应力状态(一次应力状态)(二次应力状态(三次应力状态)四次应力状态)垂直压力】置】0.=yh坑道开挖前坑道开挖后画II导论82导论(1)初始(一次)应力状态泛指隧道开挖前的围岩的初始静应力场,它的形成与围岩构造、性质、埋藏条件以及构造运动的历史有密切关系。两类影响因素:重力、温度、围岩的物理力学性质及构造、地形等经常性因素;地壳运动、地下水活动、人类的长期活动等暂时性或局部性因素。初始地应力场由自重应力场和构造应力场构成自重应力场理论应力场地质构造、地形等对自重应力场的影响图22背斜构蓝的自重应力场图23断层构造的自重应力场6s0(m导论83导论构造应力场地质力学认为,地壳各处发生的一切构造变形与断裂都是地应力作用的结果,因而地质力学就把构造体系和构造形式在形成过程中的应力状态称之为构造应力场,它是动态的。由于构造应力场的不确定性,很难用函数形式表达。它在整个初始地应力场中的作用只能通过某些量测数据加以分析。构造应力场具有如下特征√地质构造形态不仅改变了重力应力场,而且除以各种构造形态获得释放外,还以各种形式积蓄在围岩内,这种残余构造应力将对隧道工程产生重大影响√构造应力场在不深的地方已普遍存在,而且最大构造应力的方向多近似为水平,其值通常大于自重应力场中的水平应力分量,甚至也大于垂直应力分量,这与自重应力场有很大不同。√构造应力场很不均匀,它的參数无论在时间上还是在空间上都有很大的变化,特别是在它的主应力轴的方向上绝对值变化很大在理论分析中,常把初始地应力场按静水应力场来处理。在某些重要的工程中,多采取实地测量的方法来判断主应力的大小及其方向的变化规律导论84导论(2)毛洞(二次)应力及位移状态开挖后周边囤岩的应力状态,受开挖方式(爆破、非爆破)和方法(全断面开挖、分部开挖法等)的强烈影响基本假定围岩为均质的、各向同性的连续介质只考虑自重造成的初始应力场坑道形状是圆形的;坑道位于一定深度,简化为无限体中的孔洞问题坑道开挖后围岩中应力、位移,视围岩强度可分为两种情况,种是开挖后的围岩仍处于弹性状态,此时坑道围岩除产生稍许松弛外,一般是稳定的;一种是开挖后的应力状态超过围岩的单轴抗压强度,此时围岩一部分处于塑性甚至松弛状态,围岩将产生塑性滑移、松弛和破坏导论85导论坑道开挖后的弹性二次应力场弹性理论基础小孔口问题(基尔斯解答)按直接加载法求解初始应力状态下围岩二次应力场和位移场若以开挖前的位移状态为基准,则真实的围岩二次位移场和应力场为:4x2={}-{q2={(}-{Gy9+2图4-7导论86导论坑道开挖后的弹性二次应力场-a2)+x)+(-4x2+3x-x)kos2lTpo2(-x)+2x2-3)in2C=注:此处应力正方向的规定与弹性力学应力正方向规定相反。导论87导论坑道周边应力状态(p=a)使边为外周边的应力4米其分布主要取决√).=0时,即只有初始垂直应力时,拱顶出现最大切向拉应力,并分布在拱顶一定范围内。拉应力范围约出现在与垂直轴左右各30的范围内。√随着的增加,拱顶切向拉应力值及其范围逐渐减小。当周边围岩各点的应力皆边的切向成力为图应力这在人之时,顶拱)为一常数(2)对圆形坑道德定有利范围是受拉的。拱顶可能发生局部掉块和落石,但不会ˇ通常围岩的侧压力系数变动在0.2-0.5之间成整个坑道的破坏在这个范围内,坑道周边切向应力大都是压ˇ在侧壁范围内,在0-10之间时,周边切向应力总是压应力,要注意切向应力的变化,它是造成坑应力,而且总比拱顶范围的应力值大。侧壁处较大的压应道破坏的主要原因力是造成侧壁剪切破坏或岩爆(分离破坏)的主要原因之而且常常是整个坑道丧失稳定的主要原因导论88导论围岩应力向深处变化的规律√侧壁中点,在λ=0-1.0时坑道周边的切向应力都为正值(压应力),最大值为3,最小值为2o2√拱顶处应力值随着p的增加,逐渐接近于初始应力状态。坑道开挖后二次应力分布范围是很有限的。视值其范围大致在(5-7)a左右。愈大,影响范围愈大。√拱顶处的拉应力深入围岩内部的范围约为0.58a尔后转变为压应力。这也说明坑道围岩内拉应力区域是有限的,而且只在λ小于13的情况下出现。20沿国形坑道水平、直轴上的应力分布a)2=0的情况;l1的情况√侧压力系数的变化意味着围岩条件的变化,侧压力系数小说明围岩条件好,侧压力系数大说明围岩条件差=(10-2Gy图211坑道拱部的挖的影响拉应力区导论89公路隧道围岩压力课件90公路隧道围岩压力课件91公路隧道围岩压力课件92公路隧道围岩压力课件93公路隧道围岩压力课件94公路隧道围岩压力课件95公路隧道围岩压力课件96公路隧道围岩压力课件97公路隧道围岩压力课件98公路隧道围岩压力课件99公路隧道围岩压力课件100公路隧道围岩压力课件101公路隧道围岩压力课件102公路隧道围岩压力课件103公路隧道围岩压力课件104公路隧道围岩压力课件105公路隧道围岩压力课件106公路隧道围岩压力课件107公路隧道围岩压力课件108公路隧道围岩压力课件109公路隧道围岩压力课件110公路隧道围岩压力课件111公路隧道围岩压力课件112公路隧道