支护设计习题课

1、第十四章NATM,习题课,【例1】某隧道埋深H为500m，隧道开挖半径r0为3.2m，围岩容重为18KN/m3，内摩擦角为0.48rad（27.50），粘结力c为0.5MPa，变形系数E为0.15104MPa，泊松比为0.38。求支护阻力与塑性区半径及相应周边位移，并绘制支护阻力与位移的关系曲线。,习题课,【解】围岩初始应力为,习题课,Pi0，得Rmax8.72m，即塑性区最大厚度为8.723.25.52m R0r03.2m，得Pimax4.4MPa,习题课,按Pi0及Pi为Pimax的1、3/4、1/2、1/4分别算出R0与r0，列表14-3。,习题课,按照表列数值可绘成Pir0曲线如图14

2、-3。,习题课,【例2】隧道及其围岩条件与锚喷支护的原理中例题相同，即r03.2m，18KN/m2，0.48rad（27.500），c0.5MPa，E0.15104MPa，0.38，H500m。拟采用喷混凝土厚度为10cm，设置18型工字钢的钢支撑，每隧道m设1排，用长度为2m的灌浆锚杆，间距et11m。试计算总的能提供的支护阻力。,习题课,【解】岩体剪切角 剪切范围 岩体拱厚度,习题课,岩体剪切线与岩体拱交点的坐标角,习题课,岩体拱范围内的剪切体长度 1、喷混凝土提供的支护阻力 设喷层抗剪强度,习题课,剪切角 由于d10cm0.1m，则 2、钢支撑提供的支护阻力 设置18型工字钢，间距1m，

3、则,习题课,3、锚杆提供的支护阻力采用灌浆锚杆，长2m，间距11m，设锚杆抗拔力为50KN，则,习题课,4、岩体提供的支护阻力 最小主应力,习题课,最大主应力 剪应力,习题课,正应力 剪切面平均倾角 岩体本身产生的支护阻力,习题课,5、总支护阻力 前例算出，要求的支护阻力为0.884MPa，故满足要求。,复习：,1. 隧道开挖前后的三种应力状态,初始应力状态（原岩） 二次应力状态（开挖后） 三次应力状态（支护后）,9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析,9.2.1 洞室开挖后的应力状态,1. 三种应力状态,初始应力状态（原岩） 二次应力状态（开挖后） 三次应力状态（支护后）,2. 基本假定,视

4、围岩为均质的、各向同性的连续介质 只考虑自重应力场 隧道形状以规则的圆形为主 无限体中的孔洞问题,复习,9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析,9.2.1 洞室开挖后的应力状态,3. 隧道开挖后的应力状态,弹性应力状态: 围岩强度高、稳定性好。 弹塑性应力状态:围岩屈服，塑性区有一定的承载力。,第9章 新奥法,（一）支护机理,习题课,按照表列数值可绘成Pir0曲线如图14-3。,9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析,9.2.3 围岩特征曲线与支护特征曲,1. 围岩特征曲线,第9章 新奥法,9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析,9.2.3 围岩特征曲线与支护特征曲,2. 支护特征曲,第9章

5、新奥法,9.2 隧道施工过程中的力学解析与分析,9.2.3 围岩特征曲线与支护特征曲,3. 围岩与支护结构平衡状态的建立,第9章 新奥法,支护结构径向压力与刚度 对圆形隧道而言，假定围岩给支护结构的反力是径向分布的，可以看成是轴对称问题。混凝土或钢支护相对于围岩来说其力学特性可认为是线弹性的。即作用在支护结构上的径向均布压力和径向位移的关系为线性。,-支护结构的刚度。,围岩与支护结构的相互作用：,混凝土或喷射混凝土的刚度,假设混凝土厚度为,支护结构的受压刚度,分别指混凝土或喷射混凝土的 弹性模量和抗压强度,灌浆锚杆的刚度,灌浆锚杆对围岩的约束是通过锚杆与胶结材料之间的剪应力来传递。其刚度为：,分别指灌浆后增加的刚度，是大于1的系数；钢筋弹性模量； 锚杆的直径；锚杆的