地下结构工程第讲讲稿六

5、圆形洞室围岩塑性解采用摩尔－库仑强度理论其它条件同弹性解列出微小单元的微分方程：消去d和高阶无穷小量，得到：（-r)dr=rdr即：dr/r=dr/(-r)（A）这就是塑性区内应力应满足的微分方程根据摩尔圆与强度包线相切的关系可得出塑性区应力与强度的关系

整理后得：

（B）将(B)代入(A)，分离变量，两边积分,得到方程的通解

（C）将r＝a处的边界条件r＝pb代入上式求出C1

将求出的C1代回C式，求出特解：

上述两式给出了塑性区中任一点的应力值。以下求塑性区的半径R，这要用到在此边界上，应力表达式同时满足塑性及弹性关系：r＋＝2p……………弹性

……塑性整理后得：解出支护力pb的表达式：

上式就是著名的Kastner公式还有两个重要的物理量就是隧洞周边及塑性区周边的径向位移：6、圆形洞室围岩中的松弛压力除了洞周围岩的弹塑性变形产生对支护的压力外，围岩松动圈内的岩石还会对支护产生所谓松弛压力：1、pi=(R-a)(太保守，极值）2、科卡公式讨论：松弛压力与弹模E和泊松比无关松弛压力与容重呈正比与地应力有无关系？与C、有什么关系？变形压力与松弛之和为支护所受到的压力。变形压力随洞周位移增大而减小，若想使位移趋于零，变形压力会趋于无穷大松弛压力随洞周位移增大而增大，最大＝？时间因素的影响…岩体的流变由于岩体可能具有的流变性质，实际工程中围岩变形和松弛还与时间有关。围岩流变性质不明显时，开挖后很快达到新的平衡，变形稳定，不再增长。围岩不好时，开挖后在一段时间内变形逐渐增加，松弛压力逐渐增加，因此有一个适时支护的问题。支护得太早，变位尚未充分发展，形变压力会较大。支护得太晚，松弛范围太大，松弛压力太大。4.2影响地下结构工程稳定的主要因素

1、地应力2、岩体结构和材料特性3、地下水的存在及其活动4、工程因素1、2、3是岩体内在因素，或天然因素；4是外在因素

，或人为因素1、岩体原始应力场地应力是岩体中原已存在的应力。一般情况下，地应力很大的地区，对洞室围岩稳定不利。无论是选择洞室位置还是决定洞轴方位，均应仔细考虑地应力。由于岩体构造复杂，变化大，少数测点的地应力实测结果带有一定的局限性，不一定能确切代表该区域的地应力状态，因此，有人采用有限元回归分析方法来推求某一区域的地应力场。以此作为洞室布置和围岩稳定分析的依据。岩体贷应立确场是向影响床地下夕结构欢稳定蚕的重戏要因柜素，虏应该肃指出但的是扫，各作个应坝力分己量的马比值翠，比座应力锅分量岂量值俭的大置小对谷稳定教性起继着更朱为关厉键的夺作用辅和影姐响。应力溉场的姨大小水和分泉布规效律是合复杂巩的，悉往往尸难以俯准确雕确定惧。但笨是它觉对于价地下廉结构繁的位鉴置、宽轴线激的走常向、配断面孔的形除状、程结构挑群体票之间渣的相堵互关劳系的字选择捆，都嚼有着万决定垃性的铜作用脂。2、梨岩体搅结构农和材狸料特涨性现在跨常说抹的岩袭石力悲学，碑实际加上早团已扩衣展为来岩体回力学寸。岩倍体是汉一个楚复杂均的结苗构体丸，离盯弹塑搂性力犯学中视所定尖义的材均质考、连扎续、校各向皆同性桶的理泄想弹均塑性扔体相筛去甚帅远。故岩体够常为密节理尸面，澡层面拦，片疤理面贸甚至圣断层游带等去结构当面所女切割挡。这俗些结冶构面量的强辜度较什低，腥是影痰响洞扭室稳廊定的另主要荷因素超之一闲。这羞些软甚弱结搁构面开常常只分成守很多冠组，涛各组夸的特砍点不拢同，巨即间暮距，利连续格性，阿宽度妙，充向填情邀况，山强度吐，成糊因都宜可能氧不同毒，要历分辨蜻其对并洞室杜稳定攀影响谈的程奏度，址然后仅决定盟洞室未的布枣置。要指动出的地是，紧被地尖质构茄造面葡所切圈割的徒危险伴块体烛除受辨重力诱作用载外，这尚与北构造层地应旬力相掠互影种响，吩深埋锅洞室赔或水梯平构墓造应盾力较肉大的段情况撤下尤炉其如谋此。震围岩气结构跑的状虫态通骗常分队为整腥体状畜，块蜡状，省层状俱，互喇层簿偿层，脸碎裂轿结构擦，散产粒结的构等震，围棚岩的羊完整端程度饺常用才岩体怪完整青性系姑数属族表示疾，它问是岩弟体和绸岩石坊的弹胜性纵梅波速赛度之深比。降岩体驾的强也度和泊变形总指标骑是影云响稳胸定的及主要叨指标潜，一余般情疮况下薯，岩寺体结颤构的倚状态捆是控习制性养的，遇单论猎岩块恒强度狼的意舌义不小大，兽只有污对于携整体壶状结批构，止岩体消强度还和岩密块强播度才歉有相爬近之浮处。3、演地下响水的屡存在湾及其置活动地下隙水的柜存在办使洞炮室稳材定性殃恶化疾。地仰下水艳的渗宏透压无力对窃于洞誓室是属不利导荷载铲；地或下水好的长堂期作同用又爷会使罗岩石屯软化彼，泥遍化，示降低堵其强隙度。棕尤其喇弱面慎中的偷填充父物又晕容易容被地孤下渗罩流溶飘蚀、笔带走侍，形吴成空凶穴，授造成演岩体执整体砍弱化棕。地下容水的么处理匹历来锄是困摧难的剪令人叉头痛短的问抄题。4、胡工程隐因素包括政地下牧结构群布置惹设计黎的合怒理性抹，洞旧室形否状、派大小理、洞镰群间想距、射开挖蹄顺序广、支金护措静施等谊等是舟否得快到充班分的匀优化桑。地鞠质条遥件越白差，盗工程健因素俊的影巨响就创越突佛出。施工誓队伍叔的技脾能、惩素质宣、责画任心璃和团刘队精罩神、樱施工格方法达和机酬具的旦先进浓程度拉，施将工管书理水禾平等丝式等。4.凡3寄地下牵结构读失稳劈燕的主锦要型鞭式1、短局部畅失稳2、绒整体历失稳3、鼓塌方4、贯岩爆1、概局部坝失稳指地握下结棚构围论岩局归部性留破坏手：发平生在粱多组袋节理匪切割轰的较堡坚硬看岩体叨中，细一般南是非召扩展艘性的崭。当界结构钞面与仰临空薪面切还割岩险体，纵形成麻不稳哑定块岛体时蚂，容相易产贯生此砖种破幸坏；总要结第构面棒与开松挖面尸平行辅或小笑角度殃相交因时，料易形帅成片垄帮、想吊块呼等局兽部失鼻稳破敏坏。霞采用怀锚固眼方式固加固秩作用筑明显醉。2、窗整体膛失稳又称丘为“奥强度春破坏碑”，嘉即由脏大范抹围内怪岩体见的地科应力策值超竖过了同围岩费允许驾的极痰限强盲度而周引起待的破件坏。抗表现宝型式赠为大握范围袖坍塌嚷、弯丢曲开牲裂、盛边墙遇挤出包、底西板鼓畅起、爷断面防产生悄严重形的收漠缩等据。一顽般容拨易发剂生在锁地应哄力高拼且偏当差应雪力大桨、岩理体强廉度低监的软善岩中呆。3、嘱塌方指大践规模算岩体隔塌落范、地贞下结长构完陕全破匪坏、复地下捆洞室励埋没滤。主晒要发闪生在贞较大获范围罗的断友层影咸响带盼、强折风化无带、乒碎裂西松动钞区。由弱制面和胜开挖盼面切恩割形席成的划孤立棒无限趟制块派体、蛙存在熔多组执无胶皮结结独构面绍或有姨夹泥荡层、惰又有辽地下泡水活例动时轻，容轿易发潜生塌深方甚丹至冒名顶。4、夜岩爆又称点为“驰冲击萝地压柱”，弊片状酒剥落果及破刷碎的先岩块恒与岩扇体分格离，喜并以终弹射膀的形告式突钱然离谱开开妨挖面稻，并寨伴随围有巨基大声舍响。鹊对人举员设移