围岩的松动压力计算课件

1、第六节 围岩的松动压力计算松散岩体：节理密集和非常破碎的岩体，可看成无粘结力的松散地层。浅埋的地下洞室：开挖后洞室顶部岩体往往会产生较大的沉降，有的岩体甚至会出现塌落、冒顶的现象。建立了以传递应力，岩柱重量计算法。深埋的地下洞室：开挖后往往会出现洞室顶部岩体的塌落，促使顶部岩体进行应力调节，最终形成自然平衡拱，作用在支护上的荷载即为自然冒落拱内岩体的自重或裂性围内松动岩体的压力。第六节 围岩的松动压力计算一、浅埋洞室的围岩松动压力计算(2种方法)（一）岩柱法基本思想：由于洞室的开挖，洞室顶部的松散岩体将产生很大的沉降甚至塌落，因此，考虑从地面到洞室顶部的岩体自重，扣除部分摩擦阻力后，作用在洞室

2、顶部的压力即为围岩压力。1、基本假设（1）松散岩体的内聚力C=0 (2)围岩压力=岩柱的自重-柱侧面摩擦力（3）破坏模式与受力状态如下一、浅埋洞室的围岩松动压力计算(2种方法)图7-15 考虑摩擦力的计算简图微元素滑动岩柱图7-15 考虑摩擦力的计算简图微元素滑动岩柱2、洞室顶压力的计算 岩柱两侧面的总摩擦力为：式中： -垂直应力； -侧应力系数式中： - 侧面上的正压力； -摩擦系数微元素上的侧压力：微元素上的摩擦力：洞顶岩体自重：2、洞室顶压力的计算 根据假设求出洞顶压力集度： 式中：根据假设求出洞帮压力集度：根据假设求出洞顶压力集度：式中：根据假设求出洞帮压力集度：3、适用条件洞室断面衬

3、砌受力图3、适用条件洞室断面衬砌受力图（二）泰沙基的围岩压力计算方法采用应力传递法计算浅埋岩体的松动压力。由微单元体的平衡条件推出围岩压力1、基本假设（1）认为岩体是松散体，但存在一定的粘厚力，且服从库仑准则：（2）围岩的滑移模式和外力情况如图所示2、围岩压力计算边界条件：微元体的平衡条件： （二）泰沙基的围岩压力计算方法2、围岩压力计算边界条件：微元图7-16 垂直地层压力计算图图7-16 垂直地层压力计算图（3）适用条件：H50m。解该微分方程，得洞顶压力： -原岩应力侧压力系数洞室两邦的压力:（3）适用条件：H50m。解该微分方程，得洞顶压力： （三）浅埋山波处洞室围岩压力的计算特点 围

4、岩压力将产生偏压力原理 围岩压力=岩柱自重-岩柱侧面的摩擦力1、右侧岩柱侧面（1）滑动体ABC的重量而代入式得：-抗滑角-有效致滑角-抗滑角（三）浅埋山波处洞室围岩压力的计算1、右侧岩柱侧面（1）滑动滑动岩柱滑动面倾角地面坡角有效致滑角滑动岩柱滑动面倾角地面坡角有效致滑角(2)滑动面上的正压力P 在力三角形中，由正弦定律得：分子、分母同乘 ，并代入得：(2)滑动面上的正压力P分子、分母同乘 ，并注：若 未知，可以求其极大值，即： 由推出：2、左侧岩柱侧面在A0B0面上，同理可以求出： P0、 、注：若 未知，可以求其极大值，即： 2、洞顶岩柱自重 3、洞顶支护上的总荷载 式代入4、支护体顶板的

5、荷载集度2、洞顶岩柱自重 3、洞顶支护上的总荷载 式代入4、支护5、支护体上的水平侧压力6、支护结构受力图Pie1e2e20e106、支护结构受力图Pie1e2e20e10 注：此公式适用于暗挖、明挖，仅考虑自重即： 。岩柱两侧的摩擦角经验值：二、深埋洞室的松散体围岩压力计算俄国普罗托奇雅阔诺夫1907年推出自然冒落拱 -沙拱、压力自然平衡拱。（一）普氐理论的基本假设 注：此公式适用于暗挖、明挖，仅考虑自重即： 。（3）采用坚固（普氏系数）系数表征岩体强度。 其物理意义： 更简便的经验公式： -Rc/MPa（4）自然平衡拱的洞顶岩体只能承受压应力， 不能承受拉应力。（1）围岩为松散体，仍具有一

6、定的粘聚力。（2）洞顶形成自然冒落拱，两帮形成滑动体 （夹角 ）作用在洞顶的围岩压 力为自然平衡拱内岩体的自重。（3）采用坚固（普氏系数）系数表征岩体强度。（1）围岩为松散围岩的松动压力计算课件 在拱脚处，有一水平推力，维持整个拱的平衡，普氐认为必须小于或者等于垂直图7-19 自然平衡拱受力图（二）计算公式1、自然平衡拱拱轴线方程先假设拱为二次曲线，拱上任一点M弯矩为0：反力所产生的最大摩擦力，以使保持拱脚的稳定， 在拱脚处，有一水平推力，维持整个拱的平衡，普氐认为必即：代入式得令由得（7-51）当 时为自然平衡拱的最大高度 令（自然平衡拱的最大高度）自然拱的最大跨度：为了安全将最大摩擦力降低

7、了一半可求得拱轴线上任意一点的高度。即：代入式得令由得（7-51）当 时为自然平衡拱的2、围岩压力（自然冒落拱内岩体的重量）计算（1）顶压（集度）： -取最大值，拱形简化为矩形。（2）侧压：3、适用条件（1）埋深大于3倍的自然拱高。（2）2、围岩压力（自然冒落拱内岩体的重量）计算（一）基本假设（Caquo卡柯）公式假设（1）塑性区与弹性区脱离，围岩压力为塑性区内岩体的自重。（2）塑性区的应力服从莫尔库仑准则。 三、塑性松动压力的计算弹-塑性分析得到塑性区，把塑性区内的岩 体重量作为围岩压力。（二）塑性松动压力的计算（1）在最不利的位置，拱顶取一单元作平衡分析：得（一）基本假设（Caquo卡柯）公式假设三、塑性松动压力的计 图7-20 松动压力计算简图 图7-20 松动压力计算简图代入上式整理得：（7-55）将（2）塑性区内服从库仑准则（7-56）（3）解微分方程（7-56）代入（7-55）并解微方程（一阶方程）并整理得：代入上式整理得：（7-55）将（2）塑性区内服从库仑准则（7（4）由边界条件确定系数A将A代入上得，支护上的压力（5）围岩压力（卡柯公式）（7-57）（4）由边界条件确定系