岩石力学讲义讲稿山岩压力及围岩稳定性

山岩压力及围岩稳定性分析第６章

学习指导本章主要介绍了两部分内容为山岩压力与围岩稳定性分析，介绍了围岩应力重分布，地下洞室脆性围岩和塑性围岩的变形破坏形式，影响地下工程岩体稳定的因素，着重介绍了山岩压力与围岩稳定性分析方法，其中包括山岩压力的概念、影响因素，太沙基理论。本章重点1地下洞室开挖引起的围岩应力重分布2地下洞室围岩的变形破坏3地下工程岩体稳定性的影响因素4洞室围岩稳定性分析6.1地下洞室开挖引起的围岩应力重分布

概念：由于在岩体内开挖洞室，洞室围岩各质点的原有应力的平衡状态就受到破坏，各质点就要产生位移调整，以达到新的平衡位置。岩体内某个方向原来处于紧张压缩状态，现在可能发生松胀，另一个方向可能反而挤压的程度更大了。相应地，围岩内的应力大小和主应力方向也发生了改变，这种现象叫做围岩应力重分布。6.2地下洞室围岩的变形破坏围岩变形破坏的形式与特点，除与岩体内的初始应力状态和洞形有关外，主要取决于围岩的岩性和结构围岩这类变形破坏由外向内逐步发展的结果，常可在洞室周围形成松动圈，围岩内的应力状态也将因松动圈内的应力被释放而重新调整，形成一定的应力分布带。脆性围岩的变形破坏

脆性围岩的变形破坏有不同的类型1)张裂坍落2)劈裂3)剪切滑动或破坏4)岩爆岩爆是围岩的一种剧烈的脆性破坏，常以“爆炸”的形式出现。岩爆发生时能抛出大小不等的岩块，大型者常伴有强烈的震动、气浪和巨响，对地下开挖和地下采掘事业造成很大的危害。5)弯折内鼓塑性围岩的变形破坏

（1）挤出洞室开挖后，当围岩应力超过塑性围岩的屈服强度时，软弱的塑性物质就会沿最大应力梯度方向向消除了阻力的自由空间挤出。易于被挤出的岩体，主要是那些固结程度差、富含泥质的软弱岩层，以及挤压破碎或风化破碎的岩体。（2）膨胀膨胀变形有吸水膨胀和减压膨胀两类不同的机制。（3）涌流和坍塌涌流是松散破碎物质和高压水一起呈泥浆状突然涌入洞中的现象，多发生在开挖揭穿了饱水断裂破碎带的部位。坍塌是松散破碎岩石的重力作用下自由垮落的现象。

围岩变形破坏的累进性发展

大量的实践表明，地下工程围岩的变形破坏通常是累进性发展的。由于围岩内应力分布的不均匀性以及岩体结构、强度的不均匀性及各向异性，那些应力集中程度高，而结构强度又相对较低的部位往往是累进性破坏的突破口，在大范围围岩尚保持整体稳定性的情况下，这些应力强度关系中的最薄弱部位就可能发生局部破坏，并使应力向其它部位转移，引起另一些次薄弱部位的破坏，如此逐次发展连锁反应，终将导致大范围围岩的失稳破坏。6.3地下工程岩体稳定性的影响因素1)岩土性质2)地质构造和岩体结构3)地下水因素4)地应力6.4山岩压力与洞室围岩稳定性计算山岩压力的概念在水工建设中，把由于洞室围岩的变形和破坏而作用在支护或衬砌上的压力，称为山岩压力，有的称为“地层压力”，“围岩压力”，“地压”，“岩石压力”，都是与山岩压力同一个意义。6.4山岩压力与洞室围岩稳定性计算山岩压力的形成洞室周围的山岩压力随着时间的发展可以分为三个阶段

第I阶段：由于岩体的变形，在洞室的周界上产生一般的挤压，同时，在两侧的岩石因剪切破坏而形成了楔形岩块，这两个楔形岩块有朝着洞室内部移动的趋向。

第Ⅱ阶段：在侧向楔形体发生某种变形以后，在岩体内形成了一个椭圆形的高压力区，在椭圆曲线与洞室周界线间的岩体发生了松动。

第Ⅲ阶段：洞顶和洞底的松动岩体开始变形，并向着洞内移动，洞顶松动岩石在重力作用下有掉落的趋势，山岩压力逐渐增加。6.4山岩压力与洞室围岩稳定性计算山岩压力的形成是与洞室开挖后岩体的变形、松动和破坏分不开的。通常将由于岩体变形而对支护或衬砌给予的压力，称为变形压力；将岩体破坏和松动对支护或衬砌造成的压力，称为松动压力。变形量的大小以及破坏程度的强弱就决定着山岩压力的大小。6.友4疏山种岩压发力与粪洞室批围岩沃稳定予性计暗算影响呼山岩盖压力犁的因远素(1晚)洞俗室的税形状歪和大保小(2份)地择质构订造(3雄)支凝护的所型式通和刚蒙度(4返)洞燃室深涉度(5纪)时浪间(6券)施家工方伸法6.泳4我山行岩压里力与烟洞室跌围岩背稳定饰性计霸算太沙功基理耐论太沙彩基理拐论中娘假定介岩石扰为散肉粒体附，并捐具有害一定巴的凝零聚力太沙武基假拆定岩挤体为肉“散熄粒体北”，寒对岩梨石作闲了比载较简检单的淘假定洞，没枣有对愁洞室叹围岩其进行槐较严握密的违应力密和强萌度分吸析，鸭计算亩一部计分岩洗石的誉自重田作用价下对灶洞室妙引起庄的山神岩压秘力，火这些灾压力吵实际迹上都脾是松蹲动压剪力。6.尺4陆山愁岩压扔力与罚洞室肚围岩法稳定量性计猎算弹塑醉性理顷论多年夺来，苍许多畅岩石锡力学彻工作赚者以迈弹塑松性理况论为确基础潜研究灶了围裙岩的旋应力原和稳嫩定情染况以荒及山巷岩压专力。放从理挺论上圈讲，池弹塑浴性理典论比叫前面宴的理好论要竟严密巾些，垫但是乔弹塑盖性理亡论的员数学污运算摄较复基杂，隶公式载也较依繁。狗此外垂，在遮进行旨公式怕推导戚时，燃也必乓须附毫加一剩些假困设，致否则拖也不萄能得弯出所肌需求严的解辟答。割为了虹简化成计算觉和分棋析，美目前再总是穴对圆欲形洞奇室进随行分捷析，骑因为尤圆形故洞室云在特勾定的妻条件财下是哈应力熊轴对肢称的捧，轴爪对称丈问题孙在数防学上绑容易录解决者。当麻遇到已矩形舱或直葵墙拱获顶、瓜马蹄连形等编洞室桥，可泥将它爪们看纳