地下结构设计原理与方法一七

地下结构设计原理与方法做你该做的事情，不要问结果如何。英国诗人赫伯特地下结构设计原理与方法

第五章岩体力学方法主要对锚喷支护进行设计计算模型：地层—结构模式，即结构处于无限或半无限介质中，支护结构镶嵌在围岩空洞上（相当于加劲环）所组成的复合模式。此模式中，支护结构与围岩相互作用，组成一个共同承载体系，其中围岩为主要的承载结构。将衬砌结构，回填层及围岩视为一个在外荷载作用下互相制约的受力变形体系—地层-结构模式-整体分析模式。

荷载-结构模式将支护结构与围岩“分割”开来，即把围岩视为产生荷载，而支护结构（衬砌）则承受围岩产生的荷载，这是不尽合理的，地下结构设计原理与方法例如，在无支护坑道中，坑道围岩本身就是承载结构，其工作状态接近于半无限或无限介质中的孔洞。“新奥法”的根本点就是充分调动围岩自身承受荷载的积极性，或者说充分利用围岩自身承受荷载的能力。支护结构与围岩的相互作用与下列因素有关：①岩体的初始应力状态②岩体的特性③支护结构的特性④支护结构与围岩的接触条件⑤支护结构参与工作的时间⑥施工技术此模式的求解方法主要有数值法、剪切滑移破坏法和特征曲线法。地下结构设计原理与方法§5.1数值法有限单元法，取6～10倍洞径范围进行分析。可简化为平面应变问题，各向同性的均质弹性体。单元类型：三角形、四变形、回填的弹簧单元、毛感的梁单元、防水层的节理单元、衬砌梁单元各种体单元。地下结构设计原理与方法§5.2剪切滑移破坏法

60年代初，奥地利的拉布塞维奇教授，首先提出了剪切滑移破坏理论，指出锚喷柔性支护破坏形态主要是剪切破坏而不是挠曲破坏，且在剪切破坏前没有出现挠曲开裂。

一、剪切滑移体的形成当垂直荷载大于侧向荷载时形成暂时稳定的垂直椭圆形洞室，反之则形成水平椭圆形洞室。剪切滑移体一定位于塑性范围内。

剪切滑移面与最大主应力轨迹线承45°-（是围岩的内摩擦角），计为：地下结构设计原理与方法

设在剪切滑移线上任取一点i，该点处的半径为r，与垂直轴的夹角为，当增加一个时，r的增量为，由于和值很小，近似求得：

积分：

得故：

可见剪切滑移体为一对对数螺旋线组成，，其曲线方程式为：

为阻止剪切滑移体向坑道内滑移，需修筑锚喷支护以稳定坑道。

地下结构设计原理与方法

二、剪切滑移破坏法的计算锚喷支护所提供的支护抗力必须与剪切滑移体的滑移力相平衡，即总支护抗力：

为阻止剪切滑移体滑移所需要的最小支护抗力值。

确定的途径有：①由现场实测的塑性区半径r求（按重力平衡条件求）；②根据坑道周边的允许位移值求；③实地量测形变压力作为；④根据围岩特征曲线求。

假定P的作用方向为水平方向地下聪结构豪设计嫌原理剖与方夏法⒈喷砼娇提供也的支省护抗帮力值喷砼副抗力航是指括沿剪烘切面华喷层果所提勤供的南平均最分配在剪程切区酱高度b上的葱抗剪幻玉力。剪切美滑移碍体向姻坑道贡方向栗移动纹时对陵喷层乏产生绕水平推力百，此调时，歉如喷术层强硬度不股足，壤则在距剪切糠滑移湾体的上下犯边缘静处（为应力铃集中疏区）宫形成往两个射剪切误滑移水面。当处嚷于受竖力极奸限平并衡时辱，其触水平舞推力婚与两辱个剪淡切面上的钻水平尚抗剪毒分力必相平化衡，即：而地下享结构睬设计哪原理台与方装法故式中落为喷析砼层疯的厚垫度为喷陵砼抗枣剪强恶度，肌取（丈为苗抗压停强度椅）为喷始砼的泥剪切梦角，纱取=3役0°b为剪筝切区续高度为剪舌切滑助移面迹的平酱均倾桃角，扑，,为岩健体内斗摩擦昨角地下适结构征设计描原理搏与方辨法⒉钢支柳撑提盐供的叉支护惊抗力许值计算弦时可废换算摸成相园应的歉喷混付泥土多支护差抗力娃，即洲：式中拨每号米隧案道钢女材的钉当量芦面积钢材霜的抗傍剪强添度，植一般盟取（或=1恢5）钢材些的允咱许抗知拉强适度钢材艇的剪呀切角叔，一乳般取=4矩5°地下锦结构剃设计牲原理炸与方简法⒊锚杆他提供哪的支景护抗年力值锚杆疗的受骗力破枪坏有饲两种揭情况圣：⑴锚杆滴体本暮身的搂强度喇不足索而被闯拉断喊。此驻时锚顶杆提供丑的平绒均径枪向支呈护抗数力谁为：式中F锚杆乏的断丸面积锚杆析的抗只拉强糕度锚杆时纵向岩及横翻向间撇距⑵锚杆案的粘群结破冈坏，世即砂祸浆锚种杆与燃锚杆跑孔壁祝之间粘膨结力梅不足测而破贡坏。粮此时芬锚杆蚕提供救的平失均径跪向支护抗很力删为匪：式中雁，S为锚大杆拉茄拔力卵，由饼锚杆秤拉拔光试验街求得地下份结构肚设计换原理闪与方域法对于违的取肠值，允在围椅岩好穷时取州第一需种情梨况，胶否则眠取第仁二种询情况筋。由于越在范立围内骨的锚灿杆才蔑能对婶剪切科滑移重体产侮生抗力，表则：为集葵中力记，现阻化成太为剪映切区惰高度窄上b/搂2的分稼布力，宜则：将代究入上妨式有没：或地下代结构基设计时原理茶与方乎法⒋围岩堆本身翻提供印的支筐护抗划力值剪切农滑移并体滑披动时存，围遇岩在蹄滑面读上的中抗滑律力，其水贝平方悦向的登分力毛在剪雀切区悦高度b/商2上的节抗力胆为：式中殊剪切跨滑移瞧体长么度，雀其值招为=岭,为加角固带击宽度由剪荡切滑尖移体千曲线卖方程历有：即：两边骆取对秤数有论：地下拥结构烟设计欧原理肥与方桨法取l为形她成加羞固带称时锚爹杆的耐有效逝长度畏，为纲锚杆旱横向特间距剧，有：为剪智切滑能移面域的平搭均倾梅角，眉取经体验数陕据：l为形紫成加熔固带产时锚底杆的阵有效川长度请。、粗分历别为弓沿滑慢移面剩的剪答切应断力和果垂直挂于滑误移面的正授应力晨，它她们按粘摩尔涨包络垮线为秆直线问时的扔假定摄求出。地下贸结构愚设计锈原理缎与方抚法由于将握代进入上背式得副：上式扰中的腾径向凯主应警力很值随晋剪切箩滑移诞面上墙的位派置而变悼化，吓难以杆确定徒，所誓以假淹定愤等于书各支铃护结狂构所提歉供的医径向扬支护宿抗力束之和华。即：式中吵：锐喷柏砼层踢提供恳的径水向支追护抗棕力地下书结构佣设计矿原理米与方监法钢支鲜撑提淹供的律径向出支护拆抗力锚杆碗提供乎的径舒向支采护抗辛力地下梁结构篇设计左原理颈与方柱法计算旺实例疫：已叛知某叶隧道字的数仿据：宫岩石摘内摩攀擦角=3榨0°，,咳a=糖2.悲9m，=0风.2枪m，=3芦0°，钢拱焰支撑伴为H1坏50爸×1提50型钢贷，截递面积=4轨0.美14，=9蔬10泉0剪切惨角=4干5°彩,l嗽=2难.1事2m（粘结管式锚掉杆）精，纵驳向间洪距e=牛1.群0m，横向傻间距t=采1.汪13臭9m。解：⑴求剪以切角=4味5°态-1伞5°升=3邻0°⑵做楔美体型惠滑动巡寿岩块槽的剪临切滑谱动轨际迹。用公潜式以饺为响变量计取观由苗之间肯的不妖同数睡值算出对躁应的r值，泛则可监做出马滑动供曲线凳。⑶求剪窝切滑瓣动区捧域宽饥度=5架.0拿2m地下铺结构赞设计赠原理